DE4134848C2 - Verschiebungsdetektor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Verschiebungsdetektor gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, wie er z. B. aus der GB-PS 15 50 185 bekannt ist.

Ein Verschiebungsdetektor, bei dem eine Hauptskala und ein Gitter sich relativ in einem einander gegenüberliegenden Zustand bewegen, und die Relativbewegung als ein elektronisches Signal erfaßt wird, wird weitgehend angewendet in einem sogenannten digitalen Eichgerät, einer digitalen Schieblehre oder einer digitalen Mikrometerschraube.

Man nimmt z. B. ein digitales Eichgerät mit einer Spindel, welche in der Lage ist, sich entlang ihrer Achsrichtung in einem Eichgerätkörper zu bewegen, einer an der Spindel einstückig eingerichteten Hauptskala, einem Gitter, das an dem Eichgerätkörper so befestigt ist, daß es der Hauptskala gegenübersteht, so daß der Verschiebungswert der Spindel erfaßt werden kann, indem man die Relativbewegung der Hauptskala und dem entsprechenden Gitter in das elektrische Signal umwandelt.

Es ist für eine Genauigkeit des Verschiebungsdetektors wichtig, ein regelmäßiges Intervall zwischen der Hauptskala und dem Gitter aufrechtzuerhalten.

Das konventionelle Gitter hat Ausbuchtungen, welche mit einer Oberfläche der Hauptskala gegenüber dem Gitter kontaktieren, wobei die Ausbuchtungen durch eine Feder gegen die Hauptskala gezwungen werden, um dadurch die regelmäßigen Intervalle aufrechtzuerhalten.

Da das In-Kontakt-Halten des Gitters mit der Hauptskala durch die Feder bewerk­ stelligt werden kann, wenn der konventionelle Verschiebungsdetektor durch einen plötzlichen Stoß oder eine Schwingung während des Messens beeinflußt wird, kann das Gitter momentan von der Hauptskala gegen die Zwangskraft der Feder entfernt werden. Zu der Zeit, wo das Intervall zwischen der Hauptskala und dem Gitter weit wird, treten elektrische Fehlfunktionen wie ein Fehlabziehen auf, und eine Fehlanzeige kann sich ergeben, wodurch ein fehlerhaftes Erfassen eines Verschiebungswertes stattfindet.

Um ein derartiges Problem zu lösen, kann eine Trennung des Gitters von der Hauptskala vorgebeugt werden, indem man eine stärkere Feder verwendet, wenn der Verschiebungsdetektor durch einen plötzlichen Stoß oder eine Schwingung während des Messens beeinflußt wird. Aber die Hauptskala kann sich nicht glatt bewegen, da die Ausbuchtungen die Hauptskala zu stark drücken, so daß sich die Haltbarkeit des Detektors verkürzt. Auch der Verschiebungsdetektor gemäß der GB-PS 15 50 185 weist diese Unzulänglichkeit auf.

Das technische Problem der vorliegenden Erfindung besteht darin einen Verschiebungsdetektor bereitzustellen, der Fehler aufgrund von Stößen oder Schwingungen stark reduziert und gleichzeitig eine glatte Relativbewegung der Hauptskala und des Gitters in der zweiten Richtung ermöglicht.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch einen Verschiebungsdetektor gemäß Anspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verschiebungsdetektors sind in den Unteransprüchen 2 bis 8 angeführt.

Das Bereitstellen des zulässigen relativen Verschiebungswertes zwischen der Hauptskala und dem Gitter in der ersten Richtung durch den erfindungsgemäße Spielraum zulassende Einrichtung wird im voraus eingestellt innerhalb eines Ausmaßes, welches kein Fehlzählen oder einen Anzeigefehler verursacht, wobei irgendein elektrisches Versagen bzw. eine elektrische Fehlinfunktion verhindert werden kann. Dies ist auch vorteilhaft für eine glatte Relativbewegung der Hauptskala und des Gitters in der zweiten Richtung, da es nicht notwendig ist, eine starke Vorspannkraft zwischen der Hauptskala und dem Gitter in der ersten Richtung zu verwenden.

Da die Verschiebung, mit der sich die Hauptskala und das Gitter in der ersten Richtung voneinander weg bewegen, innerhalb des durch die Spielraum-zulassende Einrichtung vorbestimmten Wertes begrenzt ist, falls entweder die Hauptskala oder das Gitter in einem Zustand befestigt sind, in dem sie mit Bezug aufeinander geneigt sind, ist der vorbestimmte Wert in der Lage, die Verschiebung auszugleichen, welche durch das Neigen verursacht wird. Daher sind keine zu kleinen Dimensionstoleranzen für die entsprechenden Teile des Verschiebungsdetektors erforderlich, wodurch die Herstellungskosten reduziert werden.

Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verschiebungsdetektors wird im nachfolgenden anhand der Figuren beschrieben.

Fig. 1(A) und Fig. 1(B) sind die Vorderansicht und Schnittansicht eines digitalen Eichgerätes ohne dazugehörendem Gehäuse.

Fig. 2 ist die vergrößerte Schnittansicht eines wesentlichen Teiles des digitalen Eichgerätes.

Fig. 3 ist eine perspektivische Explosionsansicht.

Fig. 4 ist eine Perspektivansicht, welche das Aussehen des digitalen Eichgerätes zeigt.

In diesen Figuren besteht ein Eichgerätkörper 1 aus einem Rahmen 2 mit einer zylindrischen Form und einem Gehäuse 3, welches eine Vorderseite des Rahmens 2 abdeckt. Der Rahmen 2 weist auf: einen Ausgabeanschluß 4 an der äußeren Oberfläche, welche mit einer nicht gezeigten Verarbeitungsvorrichtung verbunden ist, drei weibliche Schrauben 5, welche an der inneren Oberfläche bereitgestellt sind, zwei weibliche Schrauben 7 (von denen eine in Fig. 3 gezeigt ist), von denen jede einen Stift 6 hat, und eine Spindel 8, welche sich durch das Zentrum des Rahmens 2 erstreckt und in der Lage ist, sich in seine Achse hineinzubewegen. Die Spindel 8 wird kontinuierlich in die axiale Richtung gezwungen, d. h. in Fig. 1 nach unten.

Die Spindel 8 hat ein Meßelement 11, wie eine Kugel, an ihrem unteren End­ abschnitt und eine Hauptskala über eine Befestigungsplatte 12 bei ihrem Mittel­ abschnitt in dem Rahmen 2. An einer Oberfläche der Hauptskala 13 ist entlang der Bewegungsrichtung der Spindel 8 eine Gittermikrometerschraube angeordnet.

Bei zwei weiblichen Schrauben 7 in dem Rahmen 2, welche jeweils den Stift 6 haben, ist ein Schieber 22 durch Stellschrauben 21 montiert. Der Schieber 22 hat eine Blattfeder 23, welche so angeordnet ist, daß sie die Achse der Spindel 8 senkrecht schneidet und kompetent gefaltet ist. An beiden Seiten der Blattfeder 23 sind Löcher 24 eingerichtet, welche mit den Stiften 6 und anderen Löchern 25 in Verbindung sind, in welche die Stellschrauben 21 eingeführt werden.

Wenn daher die beiden Löcher 24 der Blattfeder 23 mit den zwei Stiften 6 ausgerichtet werden und die Stellschrauben 21 dann in die weiblichen Schrauben 7 durch die Löcher 25 hineingeschraubt werden, ist der Schieber 22 integriert, so daß er sich nur in einer Richtung senkrecht zu der Bewegungsrichtung der Spindel 8 bewegt. Angenommen, die Bewegungsrichtung der Spindel 8 ist "Z", andere Richtungen senkrecht zu der Z-Richtung sind "X" und "Y", so ist der Schieber 22 in der Lage, in einer Y-Richtung sich zu bewegen, aber nicht in der Lage, sich in eine X- und Y-Richtung zu bewegen.

Der Schieber 22 hat, wie in Fig. 2 in einem vergrößerten Zustand gezeigt, ein Gitter 27 über einen Halter 26, so daß er der Hauptskala 13 gegenübersteht, und halbkugelförmige Ausbuchtungen 29 als eine Einrichtung zum regelmäßigen Auf­ rechterhalten eines Spielraumes 28 zwischen der Hauptskala 13 und dem Gitter 27. Das Gitter 27 hat, auf einer der Hauptskala gegenüberliegenden Seite, die gleiche Gittermustermikrometerschraube angeordnet wie die Hauptskala 13.

Der Halter 26 hat an seiner Rückseite einen Stufenhohlraum 30, welcher aus einem großen Hohlraum 30A und einem kleinen Hohlraum 30B besteht. An einer Vorderseite des Schiebers 22, d. h. einer Seite, welche der Oberfläche, auf welcher das Gitter 27 befestigt ist, gegenüberliegt, ist eine mit dem Gitter 27 verbundene Verdrahtung 31 eingerichtet. Ein Ende 31A der Verdrahtung 31 ist an den Aus­ gabeanschluß 4 des Rahmens 2 angeschlossen. Das andere Ende 31B wird durch eine Scheibe 42 in das Innere des Gehäuses 3 geführt und dann mit einer nicht gezeigten Verarbeitungseinrichtung in dem Gehäuse 3 verbunden.

An den drei weiblichen Schrauben 5 des Rahmens 3 ist die Scheibe 42 außerhalb des Schiebers 22 durch Einstellschrauben 41 befestigt. Die Scheibe 42 hat eine weibliche Schraube 43 an ihrem zentralen Abschnitt. In die weibliche Schraube 43 wird eine Spielraum-einstellende Schraube 44 als eine Spielraum-zulassende Ein­ richtung befestigt, welche eine vorbestimmte Verschiebung des Schiebers 22 ausge­ hend von der Hauptskala 13 gestattet.

Die Spielraum-einstellende Schraube 44 gestattet und begrenzt die sich entfernende Bewegung des Schiebers 22 oder des Gitters 27 innerhalb eines Raumes, welcher durch die obere Oberfläche der Schraube 44 und die untere Oberfläche des kleinen Hohlraums besetzt ist. Der Raum 45 kann gesteuert werden, indem man die Schraube 44 anzieht oder löst. Der Spielraum 28 wird immer innerhalb eines gewissen Ausmaßes gehalten, indem ein elektrisches Versagen nicht stattfindet, wenn das Gitter 27 von der Hauptskala 13 aufgrund eines Stoßes oder einer Schwingung während des Messens wegbewegt wird.

Zwischen der Hinterseite der Scheibe 42 und dem großen Hohlraum 30A des Halters 26 wird eine Schraubenfeder 46 als eine Zwangseinrichtung zum Schieben der an den Schieber 22 montierten Ausbuchtungen 29 gegen die Oberfläche der Hauptskala 13 bereitgestellt. Der Federdruck der Schraubenfeder 26 ist auf ein derart schwaches Maß eingestellt, daß die Ausbuchtungen 29 weiterhin auf der Oberfläche der Hauptskala 13 gleiten können, während sich die Spindel bewegt. An der Vorderseite des Gehäuses 3 ist eine Anzeige 51, welche einen gemessenen Wert digital anzeigt, und Schalter 52, die einen Schalter wie z. B. einen Rück­ setzschalter, einen An- und Ausschalter und dergleichen haben, bereitgestellt.

Ein Betrieb der vorliegenden Erfindung wird im folgenden beschrieben.

Zu Beginn des Messens sollte das digitale Eichgerät auf einem nicht gezeigten Ständer montiert werden und so eingestellt werden, daß die Ziffer auf der Anzeige 51 "0" zeigt.

Dann wird die Spindel 8 von Hand gegen die Feder 9 gebracht, wobei die Bewe­ gung in Fig. 1 nach oben durchgeführt wird. Ein nicht gezeigter zu messender Gegenstand wird auf den Ständer gebracht und mit dem Meßelement 11 der Spindel 8 kontaktiert, wobei man sich in Fig. 1 nach unten bewegt. Übrigens bewegen sich die Hauptskala 13 und das Gitter 27 relativ, und das Signal der Relativbewegung wird in die Verarbeitungseinrichtung durch die Verdrahtung 31 eingegeben, so daß die Dimensionen des Gegenstandes auf der Anzeige 51 durch Ziffern gezeigt werden können.

Wenn das digitale Eichgerät einem plötzlichen Stoß oder einer Schwingung wäh­ rend dem Messen ausgesetzt wird und der Schieber 22 dann von der Hauptskala 13 gegen die Schraubenfeder 46 wegbewegt wird, bewegt sich das Gitter 27 von der Skala 13 nicht weiter weg als der bestimmte Verschiebungswert, da der Verschiebungswert durch den Spielraum 45 zwischen der Schraube 44 und dem inneren Boden des kleinen Hohlraumes 30B definiert ist. Daher werden elektrische Fehlfunktionen, wie z. B. ein Fehlzählen oder ein Anzeigefehler, verhindert.

In dem Falle, wo die Hauptskala 13 in einem Zustand festsitzt, der zu der Y₁- Richtung wie in Fig. 2 dargestellt, geneigt ist, und zwar mit Bezug auf die Spindel 8 oder die Befestigungsplatte 12, wird sich der Schieber 22 natürlich auch zu der Y₁-Richtung bewegen. Aber die Verschiebung in der Y₁-Richtung kann durch den Spielraum 45 zwischen der Schraube 44 und dem inneren Boden des kleinen Hohlraums 30B ausgeglichen werden.

Wie oben erklärt, wird der Schieber 22 mit dem Gitter 27 so bereitgestellt, daß er sich in einer Richtung bewegt, welche die Bewegungsrichtung der Spindel 8 mit der Hauptskala 13 senkrecht schneidet. Der Schieber 22 hat die Ausbuchtungen 29 zum Aufrechterhalten des vorbestimmten Spielraumes 28 zwischen der Hauptskala 13 und dem Gitter 27, in welches die Ausbuchtungen 29 durch die Schraubenfeder 46 gezwungen werden, so daß sie die Hauptskala 13 kontaktieren, und worin die sich wegbewegende Verschiebung des Schiebers 22 von der Hauptskala 13 sich in­ nerhalb des von der Schraube 44 definierten Wertes befinden darf, so daß, falls sich der Schieber 22 von der Hauptskala 13 aufgrund eines plötzlichen Stoßes oder einer Schwingung wegbewegt, die Verschiebung innerhalb des Spielraumes 45 zwischen der Schraube 44 und dem inneren Boden des kleinen Hohlraumes 30B begrenzt ist. Als ein Ergebnis weicht das Gitter 27 von der Hauptskala 13 nicht über den vorbestimmten Wert hinaus ab.

Daher kann ein jegliches elektrisches Versagen verhindert werden, vorausgesetzt, der Spielraum 45 zwischen der Schraube 44 und dem inneren Boden 45 des kleinen Hohlraumes 30B wird innerhalb eines Ausmaßes gehalten, das kein Fehl­ zählen oder einen Anzeigefehler verursacht. Dies ist auch vorteilhaft für die glatte Relativbewegung der Hauptskala 13 und des Gitters 27, da es nicht notwendig ist, eine ziemlich starke Schraubenfeder 46 zu verwenden.

Zwischen der Schraube 44 und dem inneren Boden des kleinen Hohlraumes 30B wird der Spielraum 45 bereitgestellt, so daß, falls die Hauptskala 13 in einem geneigten Zustand ist, z. B. in Richtung der Y₁-Richtung mit Bezug auf die Spindel 8 oder die Befestigungsplatte 12, die Verschiebung in der Y₁-Richtung in der Lage ist, durch den Spielraum 45 ausgeglichen zu werden. Daher muß die Dimensionstoleranz eines jeden Teiles und der genaue Zusammenbau nicht notwen­ digerweise in Betracht gezogen werden, um damit die Kostensenkung zu erreichen.

Die Schraube 44 kann das Ausmaß des Spielraumes 45 steuern, indem man sie anzieht oder löst, so daß man die Dimensionstoleranz eines jeden Teiles und den genauen Zusammenbau nicht notwendigerweise in Betracht ziehen muß.

Da sich der Schieber 22 mit dem Gitter nur in Y-Richtung durch die Feder 23 bewegt, d. h. weder in die Z- noch in die X-Richtung bewegt, kann das Gitter 27 seine Positionierung mit Bezug auf die Hauptskala 13 beibehalten. Von diesem Standpunkt aus kann ein elektrisches Versagen, wie z. B. ein Fehlzählen oder ein Anzeigefehler, verhindert werden. Der Schieber 22 mit dem Gitter 27 wird kon­ tinuierlich gegen die Hauptskala 13 durch die Schraubenfeder 46 gezwungen, d. h. die relative Beziehung zwischen dem Schieber 22 und der Hauptskala 13 wird selbst unter einem geneigten Zustand aufrechterhalten, so daß die Messung immer genau ist, falls die Meßart verändert wird.

In den obigen Beschreibungen wird die vorliegende Erfindung in dem bevorzug­ testen Ausführungsbeispiel erklärt, kann aber auch in anderen Ausführungsbeispielen erklärt werden, vorausgesetzt, die Gegenstände der vorliegenden Erfindung sind die gleichen.

In dem obigen Ausführungsbeispiel hat die Spindel 8 eine Hauptskala 13 und das Gitter 27 wird dann gestützt, so daß es sich in einer Richtung bewegt, welche die Bewegungsrichtung der Spindel 8 senkrecht schneidet mit Bezug auf die Hauptskala 13. Die Hauptskala 13 kann andererseits so angeordnet werden, daß sie sich in einer Richtung bewegt, welche die relative Bewegungsrichtung mit Bezug auf das Gitter 27 senkrecht schneidet.

Die Einrichtung zum Verschieben entweder des Gitters 27 oder der Hauptskala 13 in eine Richtung, welche die relative Bewegungsrichtung senkrecht schneidet, kann nicht nur die Blattfeder 23 sein, sondern eine Führung.

Die Vorsprünge 29 können an der Seite der Hauptskala 13 eingerichtet sein.

Die vorliegende Erfindung kann nicht nur in dem erwähnten digitalen Eichgerät verwendet werden, sondern auch in einer digitalen Schieblehre und einer digitalen Mikrometerschraube.

Wie oben erwähnt, kann entsprechend der vorliegenden Erfindung die Relativbewe­ gung der Hauptskala und des Gitters in einem bevorzugten Zustand sein und ein elektrisches Versagen findet nicht statt, wenn das Eichgerät einen plötzlichen Stoß oder eine Schwingung während des Messens erleidet. Daher kann die Relativbewe­ gung genau erfaßt werden bei einem ziemlich geringen Preis.

Claims (9)

1. Verschiebungsdetektor mit

• a) einer Hauptskala (13) und einem Gitter (27), welche in einer ersten Richtung gegenüberliegend angeordnet sind und relativ zueinander in einer zweiten, zur ersten Richtung senkrechten Richtung verschiebbar sind, wobei die Größe der relativen Verschiebung in der zweiten Richtung als elektrisches Signal erfaßbar ist,
• b) einer Montageeinrichtung (23) für die Hauptskala oder das Gitter, die eine relative Bewegung der Hauptskala und des Gitters in der ersten Richtung ermöglicht,
• c) einer Einrichtung (46) für eine vorgespannte Kontaktierung der Hauptskala und des Gitters in der ersten Richtung und
• d) einer Einrichtung (29) zum Aufrechterhalten eines Minimalab­ standes (28) zwischen der Hauptskala und dem Gitter in der ersten Richtung,

gekennzeichnet durch

• e) eine Spielraum-zulassende Einrichtung (44), welche eine vor­ bestimmte relative Entfernung (45) der Hauptskala und des Gitters voneinander in der ersten Richtung über den Minimal­ abstand hinaus ermöglicht.

2. Verschiebungsdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spielraum-zulassende Einrichtung (44) einstellbar ist.

3. Verschiebungsdetektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spielraum-zulassende Einrichtung eine Schraube (44) enthält.

4. Verschiebungsdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Montageeinrichtung eine Blattfeder (23) ist.

5. Verschiebungsdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspanneinrichtung eine Schraubenfeder (46) ist, die auf der gleichen Achse wie die Spielraum-zulassende Einrichtung (44) eingerichtet ist.

6. Verschiebungsdetektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Federdruck der Schraubenfeder (46) schwach genug ist, um eine glatte Relativbewegung der Hauptskala (13) und des Gitters (27) in der zweiten Richtung zu ermöglichen.

7. Verschiebungsdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Aufrechterhalten eines Minimalabstandes (28) zwischen der Hauptskala (13) und dem Gitter (27) in der ersten Richtung eine Vielzahl von halbkugelförmigen Ausbuchtungen (29) aufweist.

8. Verschiebungsdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor ein digitales Eichgerät ist.