DE3541043A1 - Hoehenmessgeraet - Google Patents

Description

Beschreibung

Höhenmeßgerät

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Höhenmeßgerät und, genauer, ein Höhenmeßgerät zur Verwendung bei der Messung der Abmessungen, der räumlichen Gestalt u.a. eines Gegenstandes, wie z.B. eines Werkstückes.

Herkömmliche Einrichtungen zur vertikalen Bewegung eines Schlittens eines Höhenmeßgerätes entlang eines Supports oder mehrerer Supporte können grob in Arten mit Schlitten-Handbetätigung, bei denen der Schlitten unmittelbar durch Ergreifen desselben vertikal bewegt wird und in Arten mit Handgriffbetätigung eingeteilt werden, in denen die vertikale Bewegung des Schlittens nicht direkt durch Ergreifen des Schlittens ausgeführt wird, sondern durch Drehung eines Griffstückes derart, daß ein Ritzel, das mit einer an dem Support festgelegten Zahnstange kämmt, gedreht wird und hierdurch der Schlitten angehoben oder abgesenkt wird.

Jene Arten, bei denen der Schlitten direkt manuell verschoben wird, verursachen Schwierigkeiten, wenn eine Feineinstellung vorgenommen werden soll und beinhalten zusätzlieh das Problem, daß der Schlitten entlang des Supportes nach unten rutscht, wenn er losgelassen wird. Im Hinblick auf diese Gegebenheiten hat jene Art von Meßgeräten mit Handgriffbetätigung folgende Vorteile: Eine Feineinstellung kann leicht ausgeführt werden und der Schlitten kann in einer gegebenen Stellung während seiner Verschiebung festgehalten werden, ohne daß irgendwelche besonderen Halteglieder notwendig sind oder ein Gewichtsausgleich vorgesehen werden muß.

Jedoch weisen diese, mit Hilfe eines Handgriffes betätigten Arten den Nachteil auf, daß ein beträchtlicher Arbeitsauf-

wand für die vertikale Bewegung des Schlittens erforderlich ist, der zu einer außerordentlich niedrigen Arbeitsproduktivität führt, insbesondere bei Höhenmeßgeräten mit einer relativ großen Höhe.

Es ist daher ein vorrangiges Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Höhenmeßgerät zu schaffen, das die oben erwähnten Schwierigkeiten des Standes der Technik überwindet und einen verbesserten Arbeitsnutzeffekt sowie ein zuverlässig gesichertes Niveau an Arbeitssicherheit aufweist.

Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß, wenn der der Schlitten eines Höhenmeßgerätes festgelegt werden kann, wenn das Meßelement oder dergleichen sich in einer Erfassungslage zu einem zu vermessenden Gegenstand befindet, der Schlitten so angeordnet werden kann, daß er automatisch angetrieben wird und, daß, wenn es zu diesem Zeitpunkt möglich ist, den gemessenen Meßwert abzulesen, eine Bedienungsperson von einem mühsamen Arbeitsgang befreit werden kann, in dem sie gleichzeitig einen Antriebssteuervorgang und einen Ablesevorgang ausführen muß, und daß es somit möglich ist, praktische Vorteile durch einen automatischen Antrieb des Schlittens zu erlangen. Somit wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein automatischer Antrieb des Schlittens in ein Höhenmeßgerät eingeführt, der den obengenannten Anforderungen zufriedenstellend entspricht.

Im einzelnen sieht die vorliegende Erfindung ein Höhenmeßgerät vor, das einen an einem Support gelagerten, vertikal beweglichen Schlitten besitzt, wobei sich der Support senkrecht von einem Grundkörper aus erstreckt, eine Meßeinrichtung zur Erfassung der Größe einer Relativbewegung zwischen dem Schlitten und dem Support sowie eine digitale Anzeigeeinrichtung zur digitalen Anzeige eines Meßwertes vorgesehen sind, der auf der Grundlage einer Ausgangsgröße

der Meßeinrichtung erhalten wird. Die Verbesserung dieses Meßgerätes enthält: Ein Antriebssystem, das sowohl mit dem Schlitten als auch mit dem Support in Eingriff ist, um den Schlitten automatisch und vertikal entlang des Supportes zu bewegen, ein an dem Schlitten vorgesehenes Erfassungsglied, das ein in der Längsrichtung des Supportes schwenkbares Meßelement aufweist und das Erfassungsglied ein Signal erzeugt, wenn das Meßelement in eine Erfassungslage mit dem zu vermessenden Gegenstand kommt, und einen Steuerschaltkreis, der die Betätigung des Antriebssystems auf der Grundlage des von dem Erfassungsglied erzeugten Signales stoppt und die Anzeige eines zu diesem Zeitpunkt durch die digitale Anzeigeeinrichtung dargestellten Meßwertes festhält bzw. speichert.

Die beigefügten Zeichnungen zeigen in Kombination ein Ausführungsbeispiel des Höhenmeßgerätes nach der vorliegenden Erfindung, in denen

Fig· 1 eine perspektivische Ansicht der allgemeinen Anordnung dieses Ausführungsbeispiels zeigt,

Fig. 2 eine Vorderansicht des Hauptkörpers des Höhenmeßgerätes dieses Ausführungsbeispiels beinhaltet,

Fig. 3 eine Seitenansicht des Hauptkörpers des Höhenmeßgerätes darstellt,

Fig. 4 eine rückseitige Ansicht des Hauptkörpers des Höhenmeßgerätes ist,

Fig. 5 einen Teilschnitt eines wesentlichen Abschnittes des Antriebssystems dieses Ausführungsbeispieles darstellt,

Fig. 6 die Beziehung zwischen einem Bolzen und einer Nut i_n dem Antriebssystem zeigt,

Fig. 7 eine Schnittdarstellung entlang der Linie VII-VII nach Fig. 5 darstellt, und

Fig. 8 ein Blockschaltbild dieses Ausführungsbeispieles

■_e beinhaltet,
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Zunächst wird auf die Fig. 1 bis 3 Bezug genommen. Darin ist ein Grundkörper 1 an einer seiner Seitenflächen mit einem Steckverbinder 3A, der mit dem ein Wechselstromadapter verbunden ist, sowie ein Steckverbinder 3B vorgesehen, mit dem über eine Leitung 106 ein Steuerorgan 104 verbunden ist. An dem Grundkörper 1 sind Supporte 4 vorgesehen, die sich vertikal von dessen Oberseite aus erstrecken. Die Supporte 4 werden aus einem Paar Führungsstangen 4A, 4B gebildet, die einen kreisförmigen Querschnitt besitzen und parallel zueinander in einem bestimmten Abstand verlaufen, wobei die oberen Enden der Führungsstangen 4A, 4B jeweils miteinander durch ein Verbindungsglied 5 gekoppelt sind. An der Innenseite der Führungsstange 4A ist entlang ihrer Längsachse eine Skala 6 vorgesehen, während an der Innenseite der Führungsstange 4B entlang ihrer Längsachse eine Zahnstange 7 ausgebildet ist. Zwischen den Führungsstangen 4A, 4B ist ein vertikal beweglicher Schlitten 8 montiert.

Der Schlitten 8 ist an seiner Vorderseite mit einer digitalen Anzeigeeinrichtung 11 für eine digitale Anzeige des Betrages der relativen Bewegung zwischen dem Schlitten 8 und den Supporten 4 versehen, d.h., des Betrages der Höhenbewegung des Schlittens 8, ferner ist an der Vorderseite ein Stromversorgungsschalter 12, ein Ziffernvorwahlschalter 13, ein voreinstellbarer Zählwerkschalter 14 für die aufeinanderfolgende Voreinstellung von Ziffern von 0 bis 9 in der Zählanzeige der digitalen Anzeigeeinrichtung, gesteuert durch den Ziffernvorwahlschalter 13, ein Festhalteschalter 15 und ein Nullstellungsschalter 16 vorgesehen. Ein drehrichtungsumkehrbarer Motor 21 ist an der Oberseite des Schiit-

tens 8 befestigt und ein L-förmiger Tragarm 32 ist durch ein Befestigungsteil 31 an der anderen Seitenfläche des Schlittens 8 befestigt.

An einem horizontalen Abschnitt des Tragarmes 32 ist durch einen Klemmrahmen 33 eine Gleitstange 34, die die Gestalt eines viereckigen Prismas aufweist, derart befestigt, daß die Gleitstange 34 wahlweise festgelegt und zu den Supporten 4 hin und von diesen weg in einer Richtung senkrecht zu den Achsen der Führungsstangen 4A, kB, die zueinander parallel verlaufen, bewegt werden kann. Eine Berührungssignalsonde 36, die als Erfassungsglied dient, ist am objektseitigen, vorderen Ende der Gleitstange 34 durch eine Klemmvorrichtung 35 derart befestigt, daß es möglich ist, die Stellung der Sonde 36 in vertikaler Richtung zu verändern. Die Berührungssignalsonde 36 besitzt ein Meßelement 38, das in Längsrichtung der Supporte 4 um sein nächstliegendes Ende 37, d.h. senkrecht schwenkbar ist. Die Sonde 36 ist derart angeordnet, daß sie ein Berührungssignal B erzeugt, wenn das Meßelement 38 an dem zu vermessenden Gegenstand, wie z.B.

einem Werkstück W anstößt, sich außerdem um einen bestimmten Winkel dreht. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Berührungssignal B abgegeben, wenn das Meßelement 38 sich um einen Winkel dreht, der dem Radius seines kugelför-

25migen, objektseitigen Endstückes entspricht, nachdem das Meßelement 38 an dem Werkstück W angestoßen ist. Das Berührungssignal B der Sonde 36 wird durch eine Leitung 39 zu einem Steuerschaltkreis geführt, der innerhalb des Schlittens 8 vorhanden ist.

Wie in Fig. 5 gezeigt, ist an dem Schlitten 8 eine Antriebswelle 41 drehbar gelagert, die sich durch das Innere des Schlittens 8 und zwischen dem Führungsstangenpaar 4A, 4B hindurch in einer Richtung senkrecht zu deren Längsachsen 3g erstreckt. An einem Teil der Antriebswelle 41 ist ein Ritzel 42 montiert und innerhalb des Schlittens 8 so ange-

1 ordnet, daß das Ritzel 42 mit der Zahnstange 7 kämmt, die an der Führungsstange 4B ausgebildet ist. Eine Riemenscheibe 42 und ein Einstellrad 44 sind drehbar mit einem bestimmten Abstand voneinander auf einem Abschnitt der Antriebswelle montiert, der an der Rückseite des Schlittens 8 aus diesem hervortritt. Ein Antriebsriemen 46 ist zwischen der Riemenscheibe 43 und einer Riemenscheibe 45 gespannt, die an der Abtriebswelle des Motors 21 befestigt ist. Zahnradscheiben 47, 48 sind einstückig mit den sich jeweils gegenüberliegenden Seitenflächen der Riemenscheibe 43 und des Einstellrades 44 verbunden. Ein Kupplungskörper 49, der als Verschiebungsteil dient, ist auf einem Abschnitt der Antriebswelle 41 zwischen der Riemenscheibe 43 und dem Einstellrad 44 derart gelagert, daß der Kupplungskörper synchron mit der Antriebswelle 41 drehbar ist und ebenso entlang der Achse der Antriebswelle durch eine, die Antriebsart des Schlittens bestimmende Wechseleinrichtung 50 verschieblich ist.

Zahnradscheiben 51, 52 sind einstückig jeweils entlang dem äußeren Umfang der beidseitigen Endflächen des Kupplungskörpers 49 ausgebildet, wobei die Zahnradscheiben 51, 52 jeweils mit den Zahnradscheiben 47, 48 der Riemenscheibe

43 bzw. des Einstellrades 44 in Eingriff bringbar sind.

In einem Zustand, in dem die Zahnradscheibe 52 des Kupplungskörpers 49 im Eingriff mit der Zahnradscheibe 48 des Einstellrades 44 ist, wird ein Drehmoment von dem Einstellrad

44 auf die Antriebswelle 41 durch die Zahnradscheiben 48,

42 und dem Kupplungskörper 49 übertragen. Wenn der Kuuplungskörper 49 in Fig. 5 nach links bewegt wird, so daß die Zahnradscheibe 51 mit der Zahnradscheibe 47 der Riemenscheibe 43 kämmt, wird ein Drehmoment vom Motor 21 auf die Antriebswelle 41 durch die Riemenscheibe 45, den Antriebsriemen 46, die Riemenscheibe 43, die Zahnradscheiben 47, 51 und den Kupplungskörper 49 übertragen. Wenn sich die Antriebswelle 41 dreht, dreht sich das mit der Zahnstange

7 kämmende Ritzel 42 und bewegt sich demzufolge der Schlitten 8 vertikal entlang der Supporte 4. Somit ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein Antriebssystem 55 durch das Steuerorgan 104, den Motor 21 und eine übertragungseinrichtung, die aus den Riemenscheiben 45, 43, dem Antriebsriemen 46, dem Kupplungskörper 49, der Antriebswelle 41 und dem Ritzel 42 besteht.

Die Antriebsart-Wechseleinrichtung 50 wird durch ein Lage-

"LQ rungsteil 62, eine bewegliche Welle 64, einen Wahlknopf 66 für die Wahl der Antriebsart und ein Bolzenpaar 68 gebildet. Das Lagerungsteil 62 ist von der äußeren Seitenfläche des Einstellrades 44 her in das offene Ende eines Hohlwellenabschnittes 61 eingeschraubt, der axial zentrisch in der

■Lg Antriebswelle 41 ausgebildet ist. Die bewegliche Welle 64 ist zentral durch das Lagerungsteil 62 geführt, so daß sie axial im Verhältnis zu dem Lagerungsteil 62 verschieblich ist und an ihrer vorderen oder inneren Endseite mit einem beweglichen Teil 63 versehen, das innerhalb des Hohlwellen-

2Q abschnittes der Antriebswelle 41 in deren axialer Richtung verschiebbar ist. Der Wahlknopf 66 ist an dem rückseitigen oder äußeren Ende der beweglichen Welle 64 durch eine Schraube 65 befestigt und auf den Außenumfang des Lagerungsteiles 62 aufgesetzt. Das Bolzenpaar 68 ist in den Kupplungskörper

25^9 von dessen äußerer Umfangsflache her in Richtung seines Mittelpunktes eingesetzt, so daß es sich durch ein Paar Nuten 67 erstreckt, die jeweils axial in der Antriebswelle 41 ausgenommen sind, wodurch das bewegliche Teil 63 und der Kupplungskörper 49 miteinander verbunden sind. Wie in Fig.6

OQ gezeigt ist, besteht jeder der Bolzen 68 aus einer runden Stange mit einem Durchmesser, der kleiner ist als die Breite der Nut 67. Die Bolzen 68 und der Kupplungskörper 49 sind in einer Weise miteinander verbunden derart, daß die Bolzen 68 beweglich in radialer Richtung des Kupplungskörpers 49

grin diesen eingesetzt sind. Dementsprechend kann sich der Kupplungskörper 49 relativ zu der Antriebswelle 41 um einen

Betrag drehen, der einem Spalt entspricht, der gleich der Differenz zwischen der Breite der Nut 67 und dem Außendurchmesser des Bolzens 68 ist, zuzüglich eines Betrages, der dem Spalt zwischen dem Kupplungskörper 49 und dem Bolzen 68 entspricht. Daher kann der Kämmeingriff zwischen den Zahnradscheiben 47, 51 oder derjenige zwischen den Zahnradscheiben 48, 52 glatt und zuverlässig ausgeführt werden.

Zwischen dem Lagerungsteil 62 und der beweglichen Welle 64 ist eine Positionierungseinrichtung 71 vorgesehen, die es dem Wahlknopf 66, d.h. der beweglichen Welle 64 gestattet, wahlweise in einer von zwei Positionen in axialer Richtung der Antriebswelle 41 festgelegt zu werden. Wie in Fig. 7 gezeigt ist, besteht die Positionierungseinrichtung aus einer U-förmigen Feder 73, die in eine radial in dem Lagerungsteil 62 ausgebildete Lagerungsnut 72 derart eingesetzt ist, daß zumindest zwei Seiten der Feder 73 innerhalb einer Bohrung des Lagerungsteiles 62, in der die bewegliche Welle 64 aufgenommen ist, angeordnet sind, und ein Paar V-förmiger Eingriffsnuten 74 an der beweglichen Welle an den entsprechenden Stellen mit einem bestimmten axialen Abstand voneinander ausgebildet sind derart, daß in sie wahlweise die Feder 73 eingreift und die bewegliche Welle 74 festgehalten ist. Somit kämmen, im Falle, daß die vordere Eingriffsnut 74 durch die Feder 73 festgehalten ist, die Zahnradscheibe 52 des Kupplungskörpers 49 mit der Zahnradscheibe 48 des Einstellrades 44, während, wenn die hintere Eingriffsnut 74 durch die Feder 73 festgehalten ist, die Zahnradscheibe 51 des Kupplungskörpers 49 mit der Zahnradscheibe 47 der Riemenscheibe 43 kämmt.

In der seitlichen Außenfläche des Einstellrades 44 ist eine mit Innengewinde versehene Ausnehmung 8i ausgebildet und ein Lagerungsteil 82 ist in diese Ausnehmung 81 eingeschraubt. Eine Gleitwelle 84 ist durch die Mitte des Lage-

rungsteiles 82 hindurchgeführt, so daß sie koaxial zur Achse der Antriebswelle 41 verschieblich ist, wobei sich die Gleitwelle 84 durch das Einstellrad 44 hindurch erstreckt und und unter der Wirkung einer Feder 83 ständig nach links in Fig. 5 vorgespannt ist. Ein Ritzel 87 ist am vorderen Ende der Gleitwelle 84 befestigt und dieses Ritzel 87 kämmt wahlweise mit einem Getrieberad 86, das durch ein Halteteil 85 fest mit dem Schlitten 8 verbunden ist. Ein Bedienungsknopf 88 für eine Feineinstellung ist am rückseitigen Ende der Gleitwelle 84 derart befestigt, daß er den äußeren Umfang des Lagerungsteiles 82 abdeckt. Eine Lageeinstellvorrichtung 89 für die Lagebestimmung der Gleitwelle 84 in einer von zwei Stellungen in axialer Richtung der Gleitwelle 84 ist zwischen der inneren Umfangsflache des Bedienungsknopfes 88 und der äußeren Umfangsflache des Lagerungsteiles 82 vorgesehen.

Die Lageeinstellvorrichtung 89 für die Lagebestimmung der Gleitwelle 84 in einer von zwei Stellungen in axialer Richtung der Gleitwelle 84 ist zwischen der inneren Umfangsfläche des Bedienungsknopfes 88 und der äußeren Umfangsfläche des Lagerungsteiles 82 vorgesehen.

Die Lageeinstellvorrichtung 89 besteht aus einer Kugel 92, die an eine Aufnahmebohrung 90 angepaßt ist, die radial in die Außenumfangsfläche des Lagerungsteiles 82 eingebracht ist. Die Kugel 92 wird ständig durch eine Feder 91 in einer Richtung belastet, in der die Kugel 92 aus der Aufnahmebohrung 90 heraustritt. Ferner sind Aufnahmenuten 93 in der inneren Umfangsfläche des Bedienungsknopfes 88 an jeweiligen Stellen axial mit einem bestimmten Abstand voneinander vorgesehen, mit denen die Kugel 92 wahlweise im Eingriff und somit aufgenommen ist. Außerdem ist ein elastisches Teil 94, wie z.B. ein Schwamm- oder Gummimaterial ringartig entlang dem Außenumfang an der inneren Seitenfläche des Getrieberades 86 angebracht, um auf das

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Ritzel 87 einen bestimmten Widerstand auszuüben. Somit wird das Einstellrad 44 nicht gedreht, sondern wird in einem stationären Ruhezustand festgehalten, selbst wenn die Antriebswelle 41 durch die Kraft des Motors 21 verdreht wird.

Wie in Fig. 8 gezeigt ist, wird das Berührungssignal B von der Berührungssignalsonde 36 an den Eingang eines Steuerschaltkreises 101 gelegt, zusammen mit den Signalen LS., LS„, die jeweils von nicht gezeigten Grenzlagenschaltern, die jeweils eine obere Grenzlage und eine untere Grenzlage des Schlittens 8 anzeigen, abgegeben werden. Der Steuerschaltkreis 101 führt eine vorgegebene Verarbeitung eines Ausgangssignales einer Kodiereinrichtung 102 aus, die als Meßeinrichtung dient und den Betrag der relativen Bewegung zwischen dem Schlitten 8 und den Supporten 4 von der Skala 6 an der Führungsstange 4A abliest, d.h. den Betrag der Bewegung des Schlittens 8 und der so gemessene Wert wird dann durch die digitale Anzeigeeinrichtung 11 dargestellt. Wenn, während dies geschieht, eines der Signale LS. , LS„ ^von den Grenzlagenschaltern und das Berührungssignal B von der Sonde 36 als Eingangssignal den Steuerschaltkreis 101 erreichen, gibt dieser einen Stoppbefehl an den Motorantriebsschaltkreis 103, um den Motor 21 durch den Schaltkreis 103 zu stoppen und hält die Anzeige des Meßwertes, die durch die digitale Anzeigeeinrichtung zu diesem Zeitpunkt dargestellt wird, fest. Wenn das Berührungssignal B, das von der Sonde 36 geliefert worden ist, als Ergebnis der wieder Inbetriebnahme des Motors 21 verschwindet, löscht der Steuerschaltkreis 101 die obige Speicherung. Das Steuer^organ 104 wird für eine wahlweise Drehung der Abtriebswelle des Motors 21 in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung verwendet und ist mit dem Motorantriebsschaltkreis 103 verbunden. Das Steuerorgan 104 weist eine unterschiedliche Steuercharakteristik in Abhängigkeit von der Richtung auf, in der ein Steuerhebel 105 geschwenkt wird. Wenn z.B. die Anordnung so getroffen ist, daß der Schlitten 8 aufwärtsbewegt wird, wenn sich der Motor 21 vorwärts dreht und der

Schlitten 8 abwärts bewegt wird, wenn sich der Motor rückwärts dreht, ist das Steuerorgan 104 so gestaltet, daß die Drehgeschwindigkeit des Motors zu dem Zeitpunkt, wenn der Steuerhebel 105 in die eine Richtung für eine Vorwärtsdrehung des Motors geschwenkt wird, größer ist als diejenige, die der Motor 21 zu dem Zeitpunkt aufweist, wenn der Steuerhebel 105 in die andere Richtung geschwenkt wird, um den Motor 21 in Rückwärtsdrehung zu versetzen. Es wird darauf hingewiesen, daß jeder der obengenannten Schaltkreise mit Gleichspannung versorgt wird, umgewandelt durch einen Wechselspannungsadapter 2, wobei die Schaltkreise mit dem Steckverbinder 3A durch eine spiralige, flexible Leitung 110, die sich zwischen dem Grundkörper 1 und dem Schlitten 8 erstreckt, verbunden sind.

Die Arbeitsweise dieses Ausführungsbeispieles wird nachfolgend erläutert.

Zuerst wird der die Antriebsart bestimmende Wahlknopf 66 in der Darstellung gemäß Fig. 5 nach links gedrückt, so daß die rückwärtige Eingriffsnut 74 der beweglichen Welle 64 durch die Feder 73 festgehalten wird. Infolgedessen wird der Kupplungskörper 49 durch die Bewegung der beweglichen Welle 64 in Fig. 5 nach links bewegt, so daß die Zahnradscheibe 51 des Kupplungskörpers 49 in Eingriff mit der Zahnradscheibe 47 der Riemenscheibe 43 kommt. In diesem Zustand wird der Motor 21 durch Steuerung des Steuerorganes 104 angetrieben. Das Drehmoment der Abtriebswelle des Motors 21 wird somit durch die Riemenscheibe 45, den Antriebsriemen 46, die Riemenscheibe 43, die Zahnradscheiben 47, 51 und den Kupplungskörper 49 auf die Antriebswelle 41 übertragen. Infolgedessen wälzt sich das an der Antriebswelle. 4 1 befestigte Ritzel 42 auf der Zahnstange 7, die an der Führungsstange 4B ausgebildet ist, ab und der Schlitten 8 bewegt sich hierdurch senkrecht entlang den Supporten 4. Entsprechend ist es möglich, den Schlitten 8 beschleunigt

und bequem anzuheben und abzusenken.

Während der obigen Betriebsweise drängt die Drehung der Antriebswelle 41 das Einstellrad 44, das an der Antriebswelle 41 drehbar gelagert ist, dazu, sich in gleicher Richtung, wie die Antriebswelle 41 zu drehen. Da jedoch das Ritzel 87 der Gleitwelle 84, die sich durch das Einstellrad 44 erstreckt, durch das elastische Teil 94 in einem stationären Zustand gehalten ist, kann das Einstellrad 44 durch die Drehung der Antriebswelle 41 nicht gedreht werden.

Wenn das Meßelement 38 des Berührungssignalsensors 36 im Ergebnis der vertikalen Bewegung des Schlittens 8 gegen das Werkstück W stößt und um einen Betrag weitergeschwenkt wird, der dem Radius des kugelförmigen werkstückseitigen Endabschnittes des Meßelementes 38 entspricht, wird durch die Sonde 36 ein Berührungssignal B erzeugt und an den Steuerschaltkreis 101 abgegeben. Unter diesem Einfluß gibt der Steuerschaltkreis 101 einen Stoppbefehl an den Motorantriebsschaltkreis 103, um den Motor 21 durch den Schaltkreis 103 anzuhalten und gleichzeitig hält der Steuerschaltkreis 101 die Anzeige des Meßwertes, die an der digitalen Anzeigeeinrichtung 11 dargestellt wird, fest, d.h., den Betrag der Bewegung des Schlittens, der durch die Kodiereinrichtung 102 festgestellt worden ist. Da der Betrieb des Motors 21 gestoppt wird, wenn das Meßelement 38 der Berührungssignalsonde 36 gegen das Werkstück W stößt, ist es für eine Bedienungsperson nicht nötig, das Höhenmeßgerät wegen der Gefahr einer Beschädigung des Gerätes infolge eines möglichen Weiterlaufens des Motors 21,nachdem das Meßelement 38 gegen das Werkstück W gelaufen ist, besonders sorgfältig zu behandeln. Obwohl der Motor 21 etwas weiterlaufen kann, da das Meßelement 38 des Sensors 36 einen Aufbau aufweist, der einen gewissen Weiterlauf zuläßt, besteht keine Gefahr einer Beschädigung des Gerätes. Da die Anzeige des durch die

digitale Anzeigeeinrichtung 11 dargestellten Meßwertes zu dem Zeitpunkt festgehalten bzw. gespeichert wird, an dem das Meßelement 38 gegen das Werkstück W stößt, ist es möglich, die Bedienungsperson von dem mühsamen Arbeitsvorgang zu entlasten, in dem sie gleichzeitig eine Antriebssteuerung und einen Ablesevorgang ausführen muß. Außerdem ist der Meßwert, der durch die digitale Anzeigeeinrichtung 11 dargestellt wird, bereits einer Fehlerkorrektur unterworfen worden, die sich auf den Radius des kugelförmigen, werkstückseitigen Endabschnittes des Meßelementes 38 bezieht. Daher tritt in der Messung kein Fehler auf, unabhängig davon, ob der Schlitten 8 aufwärts oder abwärts bewegt wird.

Anschließend der Motor 21 erneut durch den Motorantriebsschaltkreis 103 infolge dessen Ansteuerung durch das Steuerorgan 104 gestartet. Wenn das Meßelement 38 des Berührungssignalsensors 36 sich von dem Werkstück W trennt, verschwindet das Berührungssignal B, das von dem Sensor abgegeben worden ist. Daraufhin löscht die Steuerschaltung 101 die festgehaltene (gespeicherte) Anzeige des Meßwertes, der durch die digitale Anzeigeeinrichtung 11 dargestellt worden ist. Somit kann ein nachfolgender Meßvorgang ohne irgendwelche Hindernisse ausgeführt werden.

Auf diese Weise wird eine Messung fortschreitend ausgeführt. Wenn während des Meßvorganges der Schlitten 8 entweder die obere oder untere Grenzlage an den Supporten U erreicht, wird von den entsprechenden Grenzlagenschaltern ein Signal

LS„ oder LS_T an den Steuerschaltkreis 101 gegeben. Infolgeri L

dessen wird der Motor 21 durch den Motorantriebsschaltkreis 103 in einer Weise gestoppt, die ähnlich derjenigen ist, wenn das Berührungssignal von der Sonde 36 abgegeben wird. Es ist deshalb möglich, einen Meßvorgang sicher und ohne irgendeine Gefahr der Beschädigung des Gerätes als Ergebnis eines möglichen Weiterlaufens des Motors 21 auszuführen.

Wenn der Wahlknopf 66 nach rechts bewegt wird, siehe Fig. 5,

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so daß die vordere Eingriffsnut 74 der beweglichen Welle durch die Feder 73 festgehalten ist, kämmt die Zahnradscheibe 52 des Kupplungskörpers 49 mit der Zahnradscheibe 48 des Einstellrades 44. In diesem Zustand wird eine Drehung der Riemenscheibe 43 nicht auf den Kupplungskörper 49 übertragen, selbst wenn die Drehung der Abtriebswelle des Motors 21 auf die Riemenscheibe 43 übertragen wird. Es besteht daher in diesem Fall keine Möglichkeit, die Antriebswelle 41 durch ein Drehmoment von dem Motor 21 aus anzutreiben. Mit anderen Worten, in diesem Zustand wird ein Drehmoment von dem Einstellrad 44 durch die Zahnradscheiben 48, 52 und den Kupplungskörper 49 auf die Antriebswelle 41 übertragen, und es ist möglich, den Schlitten 8 senkrecht entlang der Supporte 4 durch manuelles Drehen des Einstellrades 44 zu bewegen. Entsprechend kann das Betätigungsverfahren für das Meßgerät, durch das der Schlitten 8 senkrecht bewegt wird, automatisch zwischen einer automatischen und einer Handbetätigung durch Betätigung der Verbindungseinrichtung 50 gewechselt werden, die eine Wahlvorrichtung für die Art der Schlittenbewegung bildet. Bei dem manuellen Verfahren wird die Lageeinstellvorrichtung 89 betätigt, so daß das Ritzel 87 mit dem Getrieberad 86 kämmt und anschließend wird der Bedienungsknopf 88 für die Feineinstellung gedreht. Infolgedessen läuft das Ritzel 87 am Umfang des Getrieberades 86 entlang, so daß das Einstellrad 44 mit niedriger Geschwindigkeit gedreht wird. Mit anderen Worten ist es möglich, den Schlitten 8 nach und nach senkrecht entlang der Supporte 4 zu bewegen.

Da der Schlitten 8 durch den Motor 21 automatisch angehoben oder abgesenkt wird, ist es möglich, bei diesem Ausführungsbeispiel den erforderlichen Arbeitsaufwand für die vertikale Bewegung des Schlittens 8 zu senken und es kann ein beschleunigter Meßvorgang erwartet werden.

In diesem Ausführungsbeispiel wird der Betrieb des Motors 21 auf der Basis des Berührungssignales gestoppt, das durch

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die Berührungssignalsonde 36 dann erzeugt wird, wenn das Meßelement 38 der Sonde 36 das Werkstück W im Ergebnis einer vertikalen Bewegung des Schlittens 8 berührt. Es ist daher für eine Bedienungsperson nicht nötig, das Höhenmeßgerät mit besonderer Sorgfalt wegen der Gefahr zu behandeln, daß das Meßgerät infolge eines möglichen Weiterlaufens des Motors 21 nachdem das Meßelement 38 an dem Werkstück W angestoßen ist, beschädigt wird. Da außerdem die Anzeige des an der digitalen Anzeigeeinrichtung 11 dargestellten Meßwertes zu dem Zeitpunkt, wenn das Berührungssignal erzeugt wird, unter dem Einfluß des Steuerschaltkreises 101 festgehalten wird, kann die Bedienungsperson von dem mühsamen Vorgang befreit werden, indem sie gleichzeitig einen Antriebssteuervorgang und einen Ablesevorgang ausführen muß.

Somit ist es möglich, einen beschleunigten und genauen Meßvorgang auszuführen.

Sogar wenn der Schlitten entweder eine obere oder untere Grenzlage erreicht, wird der Motor 21 auf der Grundlage eines Signales angehalten, das von einem entsprechenden Grenzlagenschalter abgegeben wird. Es ist daher möglich, einen Meßvorgang sicher und ohne Beschädigung des Meßgerätes auszuführen.

Da die Speicherung der Anzeige des gemessenen Wertes gelöscht wird, wenn der Motor 21 im Ergebnis eines Befehls von dem Steuerorgan 104 erneut gestartet wird, kann ein nachfolgender Meßvorgang ohne irgendwelche Behinderungen ausgeführt werden.

Das Berührungssignal B wird durch die Berührungssignalsonde 36 dann erzeugt, wenn das Meßelement 38 um einen Betrag schwenkt, der dem Radius des kugelförmigen, distalen Endabschnittes des Meßelementes 38 entspricht, nachdem dieses das Werkstück W berührt hat, unabhängig davon, ob der Schlitten 8 aufwärts oder abwärts bewegt wird. Das heißt,

das Berührungssignal B wird zu jedem Zeitpunkt mit Bezug auf die neutrale Achse des Meßelementes 38 erzeugt. Es ist deshalb möglich, mit dem Meßgerät zu arbeiten, ohne jede Notwendigkeit das Antriebssteuersystem auszuwechseln, Korrektüren der Meßdaten auszuführen oder die Anordnung zu modifizieren unabhängig davon, ob der Schlitten 8 nach oben oder nach unten bewegt wird.

Das Drehmoment von der Riemenscheite 43, auf die die Drehung des Motors 21 übertragen wurde, und das Drehmoment des Einstellrades 44 werden wahlweise auf die Antriebswelle 41 durch den Kupplungskörper 49 übertragen, der wahlweise mit der Riemenscheibe 43 oder dem Einstellrad 44 kämmt. Somit kann die Betätigungsart zwischen automatischer Betätigung und Handbetätigung durch Änderung der Lage des Kupplungskörpers 49 gewechselt werden. Außerdem hat die Einrichtung zum Wechsel der Betätigungsart nur einen sehr geringen Raumbedarf in axialer Richtung der Antriebswelle 41. Es ist deshalb möglich, diese Einrichtung für den Wechsel der Betätigungsart relativ einfach und mit einer relativ geringen Größe auszuführen.

Die oben geschilderte Betätigung zum Wechsel der Betätigungsart kann äußerst einfach ausgeführt werden, da es lediglich notwendig ist, wahlweise den Wahlknopf 66 zwischen zwei voneinander in axialer Richtung der Antriebswelle 41 getrennten Stellungen zu bewegen. Da die Positionierungseinrichtung 71 vorgesehen ist, die die bewegliche Welle 64 in jeweils einer von zwei Stellungen festhält, besteht für die in jeder der Stellungen miteinander kämmenden Glieder keine Möglichkeit, sich voneinander zu lösen. Da es möglich ist, den Kupplungskörper 49 in bezug auf die Antriebswelle 41 leicht zu schwenken, können die Eingriffsglieder glatt und zuverlässig in kämmendem Eingriff miteinander gebracht wer-

35den, wenn die Betätigungsarten gewechselt werden.

Wenn der Feineinstellknopf 88 gedreht wird, dreht sich das Ritzel 87 entlang des Getrieberades 86, d.h., das Einstellrad 44 wird mit niedriger Geschwindigkeit gedreht. Entsprechend ist es möglich, den Schlitten 8 nach und nach entweder anzuheben oder abzusenken. Wenn das Ritzel 87 sich nicht im Eingriff mit dem Getrieberad 86 befindet, übt ein federelastisches Teil 94 einen Widerstand auf das Ritzel 87 aus. Es besteht deshalb keine Gefahr, daß das Einstellrad 44 auch dann gedreht wird, wenn sich die Antriebswelle 41 dreht.

In der Praxis kann die Kodiereinrichtung 102 von fotoelektrischer Art, elektrostatisch-kapazitiver Art oder elektromagnetischer Art sein, vorausgesetzt, sie kann den Betrag der relativen Bewegung zwischen dem Schlitten 8 und den Supporten 4 nachweisen.

Obwohl die Berührungssignalsonde 36 in obiger Beschreibung als Berührungsdetektor verkörpert ist, ist die Art der Detektion nicht notwendigerweise auf jene begrenzt, bei der ein Berührungssignal verwendet wird, sondern es kann ebenfalls ein fotorelektrischer Detektor oder ein anderer Detektor der kontaktlosen Art angewandt werden. Außerdem kann die Berührungssignalsonde 36 so angeordnet werden, daß, wenn das Meßelement 38 das Werkstück W berührt, zugehörige Kontakte durch die Schwenkbewegung des Meßelementes 38 geschlossen werden und dadurch ein Berührungssignal erzeugt wird. Alternativ hierzu kann ein Berührungssignal durch die Erfassung eines bestimmten Druckes erzeugt werden, der auf das Meßelement 38 ausgeübt wird, wenn dieses gegen das Werkstück W stößt.

Obwohl die Speicherung der Anzeige des gemessenen Wertes gelöscht wird, wenn das Berührungssignal in obigem Ausführungsbeispiel verschwindet, kann diese Speicherung bzw. das Festhalten der Anzeige des Meßwertes beispielsweise auch dann

1 gelöscht werden, wenn ein automatisches Speisesignal für den Antriebs des Motors 21 erzeugt wird. Außerdem kann ein Zurücksetzen der Anzeige durch manuelle Betätigung erfolgen.

5 Wie vorstehend beschrieben, ist es entsprechend der vorliegenden Erfindung möglich, ein Höhenmeßgerät zu schaffen, das eine verbesserte Arbeitseffektivität gewährleistet und einen erhöhten Sicherheitsstandard aufweist.

Claims (15)

Patentansprüche

1. Höhenmeßgerät mit einem Schlitten (8), der an einem Support (4) vertikal beweglich angebracht ist, wobei der Support (4) an einem Grundkörper (1) derart angeordnet ist, daß er senkrecht von diesem hervorsteht, mit einer Meßeinrichtung (6, 102) für die Erfassung des Betrages der relativen Bewegung zwischen dem Schlitten (8) und dem Support (4), und mit einer digitalen Anzeigeeinrichtung (11) für eine digitale Anzeige eines Meßwertes, der auf der Grundlage eines Ausgangssignales der Meßeinrichtung (6, 102) erhalten wird, gekennzeichnet durch

ein Antriebssystem (55), das sowohl mit dem Schlitten (8) als auch mit dem Support (4) in Eingriff ist, um den Schlit-

ten (8) entlang des Supportes (4) automatisch und senkrecht zu bewegen,

ein Erfassungsglied (36), das an dem Schlitten (8) ange-P-ordnet ist und ein Meßelement (38) aufweist, das in Längsrichtung des Supportes (4) schwenkbar ist, und wobei das Erfassungsglied (36) ein Signal (B) erzeugt, wenn das Meßelement (38) in eine Erfassungslage zu dem Gegenstand (W), der gemessen werden soll, kommt, und

einen Steuerschaltkreis (101), der den Betrieb des Antriebssystemes (55) auf der Grundlage des Signales (B), das durch das Erfassungsglied (36) erzeugt wird, stoppt und die Anzeige des Meßwertes, die durch die digitale Anzeigeeinrichtung (11) zu diesem Zeitpunkt dargestellt wird, festhält.

2. Höhenmeßgerät nach Anspruch 1, wobei der Steuerschaltkreis (101) derart vorgesehen ist, daß die festgehaltene Anzeige gelöscht wird, wenn das Antriebssystem (55) erneut in Betrieb genommen wird.

3. Höhenmeßgerät nach Anspruch 1, bei dem das Antriebssystem

(55) ein Steuerorgan (104) aufweist, das in Abhängigkeit von der Richtung, in der ein Steuerhebel (105) geschwenkt wird, unterschiedliche Kennwerte zeigt, ein Motor (21) im Zusammenhang mit der Schwenksteuerung des Steuerhebels (105) des Steuerorgans (104) in Drehung versetzt wird und eine Übertragungseinrichtung vorgesehen ist, die ein drehbar an dem Schlitten (8) gelagertes Ritzel (42) enthält, das mit einer Zahnstange (7) im Eingriff ist, die an dem Support (4) ausgebildet ist und die Übertragungseinrichtung das Drehmoment von einer Ausgangswelle des Motors (21) auf das Ritzel (42) überträgt.

4. Höhenmeßgerät nach Anspruch 3, wobei die Übertragungseinrichtung außerdem eine Riemenscheibe (43) aufweist, die an einer, an dem Schlitten (8) vorgesehenen Antriebswelle

(41) drehbar angeordnet ist und ein Verschiebungsteil (49) an einem Abschnitt der Antriebswelle (41) zwischen der Riemenscheibe (43) und einem Einstellrad (44), das an der Antriebswelle (41) vorgesehen ist, axial beweglich derart angeordnet ist, daß es von der Antriebsscheibe (43) einen bestimmten Abstand aufweist, so daß das Verschiebungsteil (49) wahlweise mit der Antriebsscheibe (43) oder dem Einstellrad (44) in Eingriff ist und wobei das Verschiebungsteil (49) synchron mit der Antriebswelle (41) drehbar ist. 10

5. Höhenmeßgerät nach Anspruch 4, bei dem Zahnkörper (47, 48) in Umfangsrichtung an den entsprechenden, gegenüberliegenden Oberflächen der Antriebsscheibe (43) und des Einstellrades (44) vorgesehen sind und das Verschiebungsteil

(49) an seinen beiden Endflächen mit Zahnkörpern (51, 52) versehen ist, die jeweils mit den Zahnkörpern (47, 48) in Eingriff sind.

6. Höhenmeßgerät nach Anspruch 4, worin das Verschiebungsteil (49) durch eine Umschalteinrichtung (50) jeweils wahlweise mit der Antriebsscheibe (43) oder dem Einstellrad (44) in Eingriff ist.

7. Höhenmeßgerät nach Anspruch 6, wobei die Umschalteinrichtung (50) einen Wahlknopf (66) mit einem bewegbaren Teil (63) aufweist, das axial beweglich innerhalb eines hohlen Abschnittes, der entlang der Mittelachse der Antriebswelle (41) ausgebildet ist, vorgesehen ist und ein Bolzen (68) sich durch eine axial in der Antriebswelle (41) ausgenommene Nut (67) erstreckt, um das bewegbare Teil (63) mit dem Verschiebungsteil (49) zu verbinden.

8. Höhenmeßgerät nach Anspruch 7, wobei die Umschalteinrichtung (50) außerdem eine Positionierungseinrichtung (71) enthält, die wahlweise den Wahlknopf (66) in einer von zwei Stellungen festhält, die mit axialem Abstand voneinander in

axialer Richtung der Antriebswelle (41) vorgesehen sind.

9. Höhenmeßgerät nach Anspruch 7, wobei der Durchmesser des Bolzens (68) kleiner als die Breite der Nut (67) der Antriebswelle (41).

10. Höhenmeßgerät nach Anspruch 7, wobei der Bolzen (68) und das Verschiebungsteil (49) miteinander derart verbunden sind, daß der Bolzen (68) beweglich in das Verschiebungs-

IQ teil (49) in dessen radialer Richtung eingesetzt ist.

11. Höhenmeßgerät nach Anspruch 8, wobei die Positionierungseinrichtung (71) zwei Nuten (74) enthält, die in der beweglichen Welle (64) und an zwei Stellen vorgesehen sind, die voneinander in axialer Richtung der Antriebswelle (41) entfernt sind und eine U-förmige Feder (73) vorgesehen ist, die in eine radial in einem rohrförmigen Lagerungsteil (62) ausgebildeten Nut (72) eingesetzt ist, der die bewegliche Welle (64) lagert und wobei die Feder (73) mit den zwei

2Q Nuten (74) der beweglichen Welle (64) in Eingriff bringbar ist.

12. Höhenmeßgerät nach Anspruch 1, worin das Antriebssystem eine Einrichtung zu einer feinen Bewegung des Schlittens

(8) oder zu einer Bewegung mit niedriger Geschwindigkeit aufweist.

13. Höhenmeßgerät nach Anspruch 12, wobei die Einrichtung für eine Feinbewegung des Schlittens (8) ein Getrieberad

on (86) aufweist, das an dem Schlitten (8) befestigt ist und ein Bedienungsknopf (88) mit einem Ritzel (87) versehen ist, das mit dem Getrieberad (86) in Eingriff bringbar ist.

14. Höhenmefögerät nach Anspruch 13, wobei das Ritzel (87) op- des Bedienungsknopfes (88) in Reibkontakt mit dem Schlitten

(8) ist, so daß das Ritzel (87) sich nicht drehen kann, wenn das Ritzel (87) nicht in Eingriff mit dem Getrieberad (86) ist.

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15. Höhenraeßgerät nach Anspruch 1, worin das Erfassungsglied

ein Berührungssignalsensor (36) ist, der so gestaltet ist, daß seine Lage variabel ist.