JP2005227285A - 間隔測定のための精密測定機器 - Google Patents

Abstract

【課題】高い測定精度を提供し、特に頑丈にかつ簡単に形成されていて、廉価に製作することができ、容易に組み付けることができる精密測定機器を提供する。
【解決手段】可動のセンサエレメント５６と測定スピンドル４との間の相対的な移動運動を案内するための案内装置５９が設けられており、該案内装置５９に、可動のセンサエレメント５６に相対回動不能に結合された、測定軸線１４に対して平行に延びる内側溝６６を備えた案内スリーブ５８と、測定スピンドル４に相対回動不能に結合された、内側溝６６内に移動可能に係合している案内部材６１とが所属しているようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、間隔測定のための精密測定機器、特に電子的なマイクロメータに関する。

実際の使用から、ねじ山付きマイクロメータまたは測定ねじとも呼ばれる、ねじ山付きスピンドルとして形成された測定スピンドルを備えた精密測定機器が知られている。測定スピンドルは、マイクロメータハウジングに固定されたねじ込みスリーブ内にねじ込まれている。測定スピンドルの円筒状の区分はハウジングから突出していて、自由端部に軸方向の端面を有している。この端面は測定面として働く。ハウジングはＬ字形の湾曲部材を支持している。この湾曲部材には、測定スピンドルに整合して方向付けられた、基準平面を備えたアンビルが設けられている。測定スピンドルは、この測定スピンドルの、測定面と反対の側に位置する端部に取り付けられたドラム状のグリップを介して手によって回転させることができる。これによって、測定スピンドルが同時に回転軸線の方向に移動させられる。

マイクロメータは、作業上の実際の使用でかつ工場使用でワークまたはその他の対象物を測定する、特に２つの面相互の厚さ、長さ、直径およびその他の間隔を測定するために使用される。この間隔は、たとえば測定面と基準面とによって検出することができる。既知の精密測定機器は、容量型のセンサ装置を備えた電子的な測定システムを有している。センサ装置は測定スピンドルの回転運動もしくは角度位置を検出する。センサ装置には、固定のセンサエレメントと可動のセンサエレメントとが所属している。固定のセンサエレメントはハウジングに定置に固定されていて、第１の電極システムを形成しており、可動のセンサエレメントは、測定スピンドルに相対回動不能に結合された支承スリーブに固定のセンサエレメントに向かい合って配置されていて、第２の電極システムを形成している。精確に製造された支承座によって、両センサエレメントの間に、約０．１ｍｍの幅を備えたギャップが規定されている。角度位置に応じて、両電極システムが互いに異なる形で重なり、これによって、このように形成された差動コンデンサの差動容量から、測定スピンドルの角度位置を検出することができる。このような形式の容量型の測定値検出器は、長さ測定機器だけでなく角度測定機器にも十分に普及している。

可動のセンサエレメントを測定スピンドルと一緒に回転させ、他方では、可動のセンサエレメントと測定スピンドルとの間の並進的な相対運動を許容するためには、測定スピンドルの外面に、回転軸線に対して平行に延びる溝が加工されている。この溝はＶ字形の横断面を有している。溝内には、ねじピンが円錐先端部で係合している。ねじピンは支承スリーブのつば内にねじ込まれている。このつばには可動のセンサエレメントが、たとえば接着によって固定されている。

既知のマイクロメータは実際の使用において有効であったが、しかし、幾つかの不足を有している。たとえば、質的に高い測定信号、高い分解能および測定精度が得られるものの、信号の過負荷と、これに関連した非線形性とが回避されない必要とされるギャップ幅が、その都度使用される測定システムに依存している。すなわち、種々異なる測定システムに対して、種々異なる支承スリーブが予め準備されなければならない。さらに、支承座の、製造に基づく形状・寸法偏差またはセンサエレメントの誤差によって、測定不精度が生ぜしめられ得る。しかし、この測定機器の測定精度には高い要求が課せられる。測定ねじでは、測定精度が、たとえば１マイクロメータ未満にあることが望ましい。

さらに、Ｖ字形溝と、円錐先端部を備えたねじピンとによって形成された案内装置も測定精度に大きな影響を与えることが分かった。Ｖ字形溝の削込み時に強制的に生ぜしめられる整合・深さ偏差によって、両センサエレメント相互の位置変化ひいては測定エラーが生ぜしめられる。しかし、測定スピンドルの周壁面に溝を精確に成形し、これによって、この溝が回転軸線に対して正確に平行に延びていて、不変の深さを有していることは極端に困難である。

さらに、溝を研削するために、極めて小さな外径を備えたディスクが使用されなければならない。したがって、このディスクは僅かな寿命を有している。このことは、工具コストとマイクロメータの製造コストとを高める。測定範囲端部のための端ストッパとして、案内ねじの、溝ジオメトリに基づき極めて微細であり、これによって、過回転に対して抵抗性を有していない円錐先端部しか働くことができない。

したがって、本発明の課題は、間隔測定のための精密測定機器を改良して、高い測定精度を提供し、特に頑丈にかつ簡単に形成されていて、廉価に製作することができ、容易に組み付けることができる精密測定機器を提供することである。

この課題を解決するために本発明の第１の構成では、ハウジングが設けられており、該ハウジングが、測定軸線を規定しており、ハウジング内に回転可能にかつ移動可能に支承された測定スピンドルが設けられており、これによって、該測定スピンドルの規定された回転運動が、測定軸線に沿った測定スピンドルの相応の移動を生ぜしめるようになっており、測定スピンドルの回転運動を検出するために調整されたセンサ装置が設けられており、該センサ装置が、ハウジングに対して定置に配置された固定のセンサエレメントと、測定スピンドルに相対回動不能に結合されていて、該測定スピンドルに対して相対的に測定軸線に沿って移動可能である可動のセンサエレメントとを有しており、固定のセンサエレメントと可動のセンサエレメントとの間に、予め規定された幅のギャップが規定されており、可動のセンサエレメントと測定スピンドルとの間の相対的な移動運動を案内するための案内装置が設けられており、該案内装置に、可動のセンサエレメントに相対回動不能に結合された、測定軸線に対して平行に延びる内側溝を備えた案内スリーブと、測定スピンドルに相対回動不能に結合された、内側溝内に移動可能に係合している案内部材とが所属しているようにした。

さらに、この課題を解決するために本発明の第２の構成では、ハウジングが設けられており、該ハウジングが、測定軸線を規定しており、ハウジング内に回転可能にかつ移動可能に支承された測定スピンドルが設けられており、これによって、該測定スピンドルの規定された回転運動が、測定軸線に沿った測定スピンドルの相応の移動を生ぜしめるようになっており、測定スピンドルの回転運動を検出するために調整されたセンサ装置が設けられており、該センサ装置が、ハウジングに対して定置に配置された固定のセンサエレメントと、測定スピンドルに相対回動不能に結合されていて、該測定スピンドルに対して相対的に測定軸線に沿って移動可能である可動のセンサエレメントとを有しており、固定のセンサエレメントと可動のセンサエレメントとの間に、予め規定された幅のギャップが規定されており、可動のセンサエレメントと測定スピンドルとの間の相対的な移動運動を案内するための案内装置が設けられており、固定のセンサエレメントと可動のセンサエレメントとの間のギャップの幅を可変に調整するための調整装置が設けられているようにした。

間隔測定のための本発明による精密測定機器は、ハウジング内に支承されかつ案内された測定スピンドルを有しており、これによって、規定された回転が、測定スピンドルの回転軸線によって規定された測定軸線に沿った測定スピンドルの相応の移動を生ぜしめる。このためには、センサ装置が、測定スピンドルの回転運動を検出するために調整されていて、ハウジングに対して定置に配置された固定のセンサエレメントと、測定スピンドルに相対回動不能に結合された可動のセンサエレメントとを有している。固定のセンサエレメントと可動のセンサエレメントとの間には、予め規定された幅のギャップが規定されている。このためには、案内装置が、測定スピンドルの回転運動を可動のセンサエレメントに伝達すると同時に可動のセンサエレメントに対する測定スピンドルの並進的な運動を許容するために調整されている。

本発明の１つの観点によれば、案内装置が、可動のセンサエレメントに相対回動不能に結合された案内スリーブと、測定スピンドルに相対回動不能に結合された案内部材とによって形成されている。案内スリーブは、その内壁に精確に加工された内側溝を備えている。この内側溝は測定軸線に対して平行に延びていて、ほぼ不変の深さを有している。案内部材は形状およびサイズに関して内側溝に対して適切に形成されていて、内側溝内に移動可能に係合している。すなわち、既知のマイクロメータと異なり、本発明による精密測定機器では、案内溝が測定スピンドルの周壁面にではなく、測定スピンドルを取り囲む案内スリーブの内壁に形成されており、案内部材が測定スピンドルに固定されている。回転軸線に対して半径方向外向きへの当付け点の移動によって、案内部材と溝側面との間の遊びを同じにしたまま、可動のセンサエレメントと測定スピンドルとの間の回転角遊びが減少させられる。すなわち、案内溝の形状・寸法偏差は、既知のマイクロメータほど強く影響されない。これによって、全システムの測定精度が高められている。逆に、規定された精度が、構成部材の製造時のより高い誤差を許容している。

有利には、案内装置が、センサ装置も配置されたハウジング内室の内部に完全に格納されている。この内室はハウジングによって流体密に閉鎖可能であるので、案内溝内に堆積する恐れがあるダスト粒子または流体粒子による測定結果の損害は回避される。案内装置をハウジングの外部に配置する場合には、恐らく付加的なシール手段が必要となる。

本発明の有利な構成では、可動のセンサエレメントが直接案内スリーブに固定されている。この場合、この案内スリーブは支承スリーブとして働く。この支承スリーブには支承箇所が形成されている。この支承箇所によって、可動のセンサエレメントの位置が精確に規定されている。

案内溝は案内スリーブの内壁に容易にかつ大きな精度で製造することができる。特に高い寸法・形状精度ならびに表面品質は、内側溝がブローチ削り、すなわち、多数の歯を備えた工具による切削によって製作される場合に得られる。案内スリーブはワーク収容部内に位置正確に位置決めすることができると共に保持することができ、真っ直ぐな切断運動によって、孔に対する極めて高い平行性によって特徴付けられた内側溝が提供される。これによって、高い測定精度が助成される。しかし、内側溝は立て削りまたは別の適切な方法によって製造することもできる。

案内部材は、有利には連行エレメントも形成している。この連行エレメントは測定スピンドルの回転運動を可動のセンサエレメントに伝達する。有利な構成では、案内部材が、測定スピンドルに半径方向で固定されたピン、特にねじピンの形で形成されている。このピンのヘッドは測定スピンドルの周壁面を越えて突出していて、案内溝内に突入している。ピンヘッドの形状は案内溝の案内側面の経過もしくは横断面に精確に適合されている。たとえば方形溝と円筒状のピンヘッドとが有利である。このピンヘッドの外径は溝幅に相当している。このことは、溝側面と案内部材との間の両側で線状の接触面と、易動性の精確な案内とを生ぜしめる。このためには、廉価に獲得可能な簡単な手段しか必要とならない。組付けを容易にするためには、半径方向で案内スリーブの壁を貫通しかつ内側溝に開口した貫通開口と、案内ピンを固定する目的で貫通開口への接近を提供するために、取外し可能なハウジングカバーとが設けられていてよい。案内溝およびピンヘッドの別の形状または案内部材の別の構成も可能である。

本発明による構成によって、測定範囲端部のための安定した端ストッパを設けることが可能となる。この端ストッパは溝ジオメトリに拘束されていない。たとえば、可動のセンサエレメントのための支承スリーブのつばにピンを固定することができる。このピンは案内溝に係合し、測定範囲端部で案内部材と協働する。したがって、過回転が全く不可能となるかまたはほとんど不可能となる。

本発明の別の観点によれば、精密測定機器は、ハウジング内に組み合わされて回転可能なかつ移動可能な測定スピンドルと、この測定スピンドルの回転運動を検出するために調整された、ギャップを形成して互いに対置して配置された固定のセンサエレメントおよび可動のセンサエレメントを備えたセンサ装置と、可動のセンサエレメントと測定スピンドルとの間の並進的な相対運動を案内するための案内装置とを備えている。本発明によれば、ギャップの幅、すなわち、両センサエレメントの間の間隔を可変に規定することを可能にする調整装置が設けられている。有利には、センサエレメント相互の十分な平行性が、位置正確に製造された支承座によって設定されている。しかし、調整装置によって、ギャップ幅および有利にはセンサエレメント相互の角度位置も出発状態で調整することができる。ギャップ幅は、たとえば、使用される測定システムに関連して規定することができ、これによって、種々異なる測定システムが使用可能となるかまたはセンサエレメントの製造誤差に関連して規定することができ、これによって、製造欠陥を補償することができるかまたはその他の個別の要求に関連して規定することができ、これによって、質的に高価値の測定信号が得られるものの、過負荷は回避される。これによって、測定精度が著しく高められる。ギャップ幅は、たとえば測定機器の構成要素の摩耗時に追補的にフレキシブルに適合させることもできる。

有利な構成では、両センサエレメントが、軸方向で互いに整合して互いに僅かな間隔を置いて配置されている。調整装置によって、両センサエレメントの間の軸方向の間隔が変化させられる。しかし、互いに半径方向に方向付けられたセンサエレメントを備えたセンサ装置も使用可能である。この事例では、調整装置が、互いに作用するセンサエレメントの半径方向の方向付けを可能にすることが望ましい。

有利な構成では、調整装置が固定のセンサエレメントに対応配置されているのに対して、可動のセンサエレメントの位置はその支承座によって規定されている。固定のセンサエレメントが電子的な測定システムの一部を形成しており、この測定システムが、印刷されたプリント配線板に配置されている場合には、同時にプリント配線板の位置も一緒に規定される。しかし、調整装置を可動のセンサエレメントにだけ対応配置するかまたは両センサエレメントに対応配置することも可能である。

本発明の具体的な構成では、センサエレメントが各支承スリーブに支承されている。この支承スリーブは環状の軸方向の支承延長部を有している。この支承延長部は軸方向で互いに近づく方向に延びていて、端面で互いに接触している。これによって、両センサエレメントの間の十分な平行性を確保することができる。さらに、両延長部は同じ外径を有している。これによって、センサエレメント相互の軸方向の整合も確保されている。センサエレメントの一方は、有利には、環状の支持体に組み付けられている。この支持体は所属の支承延長部の外面に少ない遊びで、しかし、移動可能に配置されている。すなわち、支承延長部と支持体とは、センサエレメントのための位置決め装置として働く。

さらに、調整装置には位置決め装置が所属している。この位置決め装置は、所属のセンサエレメントの、１回調整された位置を規定するために働く。簡単に形成された締付け装置は、移動可能な支持体に、一貫して延びる孔、たとえばねじ山付き孔が形成されている場合に得られる。このねじ山付き孔内にはピン、たとえばねじ山付きピンが、位置を固定するために、円筒状の支承延長部の外面にまで導入される。

上述した本発明による手段によって、その都度それ自体で精密測定機器の測定精度が著しく高められる。本発明の特に有利な構成では、両手段が使用される。すなわち、精密測定機器が、前述したような案内装置と調整装置とを有している。

本発明による精密測定機器は、測定ねじ、ねじ山付き測定ねじ、ダイヤルスナップゲージまたは相応の測定器具として形成されていてよい。電子的なねじ山付きマイクロメータとしての構成では、測定スピンドル区分が雄ねじ山を備えている。この雄ねじ山はねじ込みスリーブの雌ねじ山にねじ込まれている。ハウジングに固定されたねじ込みスリーブは、有利には同時にセンサエレメントの一方、有利には固定のセンサエレメントのための支承スリーブとして働く。

固定のセンサエレメントは、信号送信手段と信号受信手段とを有する測定システムの一部を形成していてよいのに対して、可動のセンサエレメントは、有利には、測定値検出器で知られているように、符号化手段または実量器を形成している。信号送信手段から送出された信号は実量器によって、両センサエレメントの間の相対的な角度位置に応じて、種々異なる形式で影響され、信号受信器に結合される。センサエレメントの一方を信号発信器の形で形成しかつ他方を信号受信器として形成することも可能である。極めて電流を節約していて、したがって、バッテリ運転される手持ち式測定機器のために特に適している容量型の測定システムまたは汚染に対して抵抗性を有する誘導型の測定システムが有利である、しかし、別の測定システム、たとえば磁気抵抗式のまたは光学式の測定システムも使用可能である。

本発明の構成の別の有利な詳細は、従属請求項、図面ならびに所属の説明から明らかである。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面につき詳しく説明する。

図１には、ねじ山付きマイクロメータまたは測定ねじとも呼ばれる本発明による精密測定機器１が示してある。この精密測定機器１は、ほぼ円筒状の中央のハウジング区分３を備えた、全体的に符号２で示した、たとえば鋳造材料から製作されたハウジングを有している。ハウジング区分３内には縦長の測定スピンドル４が配置されている。この測定スピンドル４の円筒状の区分６は、図１の左側でハウジング区分３から突出している。測定スピンドル４の、図１の右側の他方の端部には、ドラム状の回転グリップ７が取り付けられている。この回転グリップ７を介してスピンドル４を、さらに以下で詳しく説明するように回転させることができる。この場合、スピンドル４はその回転軸線に沿って移動させられる。図１からさらに明らかであるように、ハウジング２は円筒状の区分３の下方にほぼボックス状の基体８と、この基体８に形成されたフック状のまたはＬ字形の湾曲部材１１とを有している。基体８は、取外し可能なハウジングカバー９によって流体密に閉鎖されており、湾曲部材１１は、上方に突出した自由端部に、スピンドル区分６に整合して配置されたアンビル１２を支持している。

測定スピンドル４と別の機能部分とは、本発明による精密測定機器１の縦断面図を示す図２から詳細に明らかである。認めることができるように、測定スピンドル４は、図２でアンビル１２に接触している端部１３から出発して回転軸線１４に沿ってハウジング２を貫いて他方の端部１６にまで延びている。このスピンドル端部１６は、グリップ７を固定するために円錐台形に形成されていて、盲孔１７を備えている。この盲孔１７は軸方向の端面に加工されている。測定スピンドル４は区分６に続いて同じく円筒状の中間の区分１８を有していて、この中間の区分１８と円錐形の端部１６との間にねじ山区分１９を有している。中間の区分１８は、ここでは、ハウジング区分３の内部に位置しており、ねじ山区分１９は、高い精度で製作された雄ねじ山２１を有している。

この雄ねじ山２１は、ハウジング２に固定された、外方に突出したねじ込みスリーブ２３の、雄ねじ山２１に対して適切に形成された雌ねじ山２２に係合する。この雌ねじ山２２は、ハウジング２から離れて位置する端区分２４にしか設けられていない。両ねじ山２１，２２のピッチは、１回転あたりの測定スピンドル４の長手方向送り量を規定している。端区分２４には調整ナット２６をねじ被せることができる。この調整ナット２６によって、両ねじ山２１，２２の係合力が調整可能となり、これによって、ねじ山遊びが十分に排除されており、にもかかわらず、ねじ込みスリーブ２３に対する測定スピンドル４の易動性の回転が可能となる。

ねじ込みスリーブ２３は固定フランジ２８でハウジング２の開口２９内に固定されている。固定フランジ２８と端区分２４との間には、ねじ込みスリーブ２３が、測定スピンドル４の雄ねじ山２１の外径よりも大きな内径の区分３２を有している。さらに、固定フランジ２８には、ハウジング２の内室３１に向かって軸方向に延びる管状の延長部３３が形成されている。この延長部３３の外径は固定フランジ２８の外径よりも小さく寸法設定されており、延長部３３の内径は測定スピンドル４の区分６，１８の外径に相当している。したがって、測定スピンドル４は延長部３３によって少ない遊びでかつ滑動可能に支承されていると共に案内されている。さらに、測定スピンドル４は支承ブシュ３６の内側孔３４内に少ない遊びでかつ滑動可能に支承されている。支承ブシュ３６は、ハウジング２の、開口２９と反対の側に位置する開口３７内に挿入されている。支承ブシュ３６は、有利には開口３７内に接着されていて、シール部材３５を有している。このシール部材３５は、ハウジングカバー９および場合によってはバッテリコンパートメントのためのシール手段ならびに精確に適合する両ねじ山２１，２２と一緒に内室３１を流体密にシールするために、測定スピンドル４を取り囲んでいる。

すでに述べたように、測定スピンドル４はグリップ７によってねじ込むことができ、また、ねじり出すことができる。ここではプラスチックドラムとして製造されたグリップ７は摩擦スリーブ３８にわたって被せ嵌められていて、この摩擦スリーブ３８に摩擦接続的に結合されている。この摩擦スリーブ３８はその軸方向で外側の端部に、円錐形の孔４１を備えたくびれ３９を有している。孔４１は形状およびサイズに関して円錐台形のスピンドル端部１６に相当していて、このスピンドル端部１６に摩擦接続を形成して装着されている。プラスチックリング７と摩擦スリーブ３８とは軸方向でカバーディスク４２と調節ねじ４３とによって位置固定されている。この調節ねじ４３はカバーディスク４２の中心孔を貫いて盲孔１７内にねじ込まれている。調節ねじ４３は測定スピンドル４の迅速調節のためにも使用可能である。なぜならば、測定スピンドル４の外径がグリップ７の外径よりも小さく寸法設定されているからである。摩擦スリーブ３８はスリーブ４４の上方に回転可能に配置されている。このスリーブ４４はねじ込みスリーブ２３の固定フランジ２８に固定されていて、区分３２，２４に沿って延びている。

精密測定機器１は、面相互の間隔、たとえばワークまたはその他の対象物の厚さ、長さ、直径または別の量を測定するために使用される。このためには、スピンドル区分６の軸方向の端面に、耐摩耗性の材料から成る測定ディスク４６が固定されている。この測定ディスク４６は、測定軸線１４に対して垂直に方向付けられた平面４７を有している。この平面４７は測定面として働く。受けピンとして働くアンビル１２にも同じく、円形の平らな基準面４９を備えた耐摩耗性のディスク４８が固定されている。基準面４９は測定面４７に向けられていて、この測定面４７に対して平行に方向付けられている。

基準面４９と測定面４７との間の間隔を測定するためには、全体的に符号５１で示した測定システムが設けられている。この測定システム５１は内室３１に配置されている。測定システム５１にはセンサ装置５２と制御・評価装置５３とが所属している。センサ装置５２は測定スピンドル４の相対的な角度位置または回転運動を検出し、制御・評価装置５３はセンサ装置５２を制御し、このセンサ装置５２によって発生させられた測定信号を評価し、これによって、求められた間隔が測定される。センサ装置５２と制御・評価装置５３とは、図２に詳細に示されていない。しかし、認めることができるように、センサ装置５２には、固定のセンサエレメント５４と可動のセンサエレメント５６とが所属している。固定のセンサエレメント５４はハウジング２に対して定置に配置されており、可動のセンサエレメント５６は測定スピンドル４と一緒に回転する。

図示の事例では、容量型のセンサ装置５２が設けられている。固定のセンサエレメント５４は、たとえばコンデンサ電極の形の複数の送信電極（図示せず）を有している。これらの送信電極は、可動のセンサエレメント５６に向けられた面に１つの円環に配置されていて、セグメント状に形成されている。送信電極を取り囲んで複数の受信電極が設けられている。これらの受信電極も同じく円環セグメントの形を有している。可動のセンサエレメント５６は実量器または符号化手段として形成されていて、固定のセンサエレメント５４に向けられた面に同じく円環セグメント状の複数の対応電極を有している。これらの対応電極は送信電極および受信電極に対して間隔を置いて配置されている。両センサエレメント５４，５６の間には、均一な環状のギャップ５７が規定されている。このギャップ５７は、ここでは、約０．１ｍｍの幅を有している。既知の形式では、送信電極に供給された制御信号が、可動のセンサエレメント５６の対応電極によって受信電極に容量結合される。この場合、制御信号は、対応電極と送信電極もしくは受信電極との間の重畳の程度に応じて、種々異なる形で影響されるかまたは符号化される。すなわち、測定信号は測定スピンドル４の相対的な角度位置に関する情報を有している。評価装置５３はこの情報を抜き出し、測定スピンドル４のねじり回転の回数および方向と、スピンドルねじ山ピッチとを考慮して、求められた間隔を測定する。ここで短く説明した形式の容量型の測定システムは、公知先行技術に基づき一般的に公知である。難なく回転型の測定システムとして形成することができ、電流を節約する有利な制御・評価回路を有する有利な容量型の測定システムに対する１つの例は、関連されるドイツ連邦共和国特許第１００３５１９２号明細書に詳細に記載されている。

しかし、測定システムの種類は本発明に対して決定的な意味をもっていない。測定スピンドルの角度位置または角速度を検出するために適した測定システムが、測定スピンドルと共に回転するセンサエレメント５６と、固定のセンサエレメント５４とを有していることしか重要でない。両センサエレメント５４，５６は、予め規定された間隔を置いて互いに対置している。たとえば誘導型の測定システムも使用可能である。この測定システムでは、送信巻線によって発生させられた磁界が実量器によって影響され、受信巻線によって検出される。有利な形の誘導型の測定システムは、ヨーロッパ特許第０７８５４１５号明細書、ヨーロッパ特許第０１８２０８５号明細書またはドイツ連邦共和国特許出願公開第１９７１９９０５号明細書に開示されている。

可動のセンサエレメント５６は支承スリーブ５８に固定されている。この支承スリーブ５８は測定スピンドル４を少ない遊びで、しかし、移動可能に取り囲んでいる。支承スリーブ５８は支承ブシュ３６からねじ込みスリーブ２３の延長部３３にまで延びている。有利には、支承ブシュ５８の長さは、この支承ブシュ５８の軸方向の端面が支承ブシュ３６のかつ軸方向の延長部３３の軸方向の端面に接触し、これによって、軸方向で位置固定することができるように寸法設定されている。これによって、可動のセンサエレメント５６の位置も規定されている。

一方で回転運動を測定スピンドル４から支承ブシュ５８に伝達するものの、他方で測定スピンドル４と支承ブシュ５８との間の相対的な並進運動を許容するためには、全体的に符号５９で示した連行・案内装置が設けられている。この連行・案内装置５９は、図２および図３に示してある。この連行・案内装置５９には位置固定ピン６１が所属している。この位置固定ピン６１は、ねじ山を備えた半径方向孔６２内にねじ込まれている。この半径方向孔６２は鉛直に回転軸線１４に交差して測定スピンドル４の円筒状の区分１８を貫通している。この区分１８の周壁面に対する開口箇所では、半径方向孔６２が拡張され、座ぐり開口６３が形成されている。この座ぐり開口６３内には、ピン６１の円筒状のヘッド６４が部分的に位置している。しかし、このピンヘッド６４は大部分が半径方向で測定スピンドル４の表面を越えて突出していて、支承スリーブ５８に形成された内側溝６６内に突入している。この溝６６は、図示の事例では、方形の横断面６６を有していて、支承スリーブ５８の全長にわたって回転軸線１４に対して平行に延びている。ピンヘッド６４の外径は溝６６の幅に精確に相当しており、これによって、溝側面６５ａ，６５ｂに線状の接触が形成される。所要の形状・寸法精度を達成するためには、内側溝６６が、有利にはブローチ削りによって製造されている。

位置固定ピン６１と半径方向孔６２とは、測定面４７と基準面４９とが接触する場合に、ピンヘッド６４が、第１のストッパ６７を形成する、支承ブシュ３６の、内室３１に突入した環状の端面に対して当て付けられるように軸方向で位置決めされている。測定範囲端部を特徴付ける第２のストッパ６８はピン６８によって形成されている。このピン６８は半径方向で支承スリーブ５８の半径方向フランジ６９を貫いて測定スピンドル４の周壁面のすぐ近くにまで案内溝６６内に突入している（図４も参照）。半径方向フランジ６９の近くには、スリーブ５８の壁に開口７１が形成されている。この開口７１は測定スピンドル４に対する出入り口を提供している。半径方向フランジ６９は、同時に可動のセンサエレメント５６のための支承座として働き、さらに、測定軸線１４に対して垂直に精確に製造された当付け面７２を有している。この当付け面７２にはセンサエレメント５６が固定されている。このセンサエレメント５６の半径方向の位置は、環状の軸方向突出部７３によって設定されている。この軸方向突出部７３は半径方向フランジ６９からねじ込みスリーブ２３の延長部３３に向かって突出していて、この延長部３３に接触している。軸方向延長部３３，７３の外径は互いに合致している。

図４に拡大して示したように、延長部３３の円筒状の外面には支承リング７４が配置されている。この支承リング７４の幅は軸方向で延長部３３の軸方向円延在長さよりも小さく寸法設定されており、支承リング７４の内径は延長部３３の外径にほぼ相当しているので、支承リング７４は少ない遊びで、しかし、移動可能に延長部３３に装着されている。支承リング７４は軸方向の端面７６を有している。この端面７６は支承面７２に対して正確に平行に方向付けられている。また、端面７６には、固定のセンサエレメント５４と、制御・評価装置５３を備えたプリント配線板とが固定されている。

支承リング７４の位置を規定するためには、位置決め装置７７が設けられている。この位置決め装置７７は、ここでは、円筒状の延長部３３に対する支承リング７４の緊締を可能にする。位置決め装置または締付け装置７７には、支承リング７４の壁を貫通した、雌ねじ山を備えた半径方向孔７８と、ねじピン７９とが所属している。このねじピン７９は、延長部３３の外面に当て付けられ、支承リング７４を確実に保持するために、十分な押圧力を加えるまで、孔７８内にねじ込まれている。

これまで説明した精密測定機器１は、比較的少ないエレメントを有しているので、極めて迅速にかつ簡単に組み立てることができる。たとえば、ねじ込みスリーブ２３をハウジング２に固定した後、支承リング７４を軸方向の延長部３３に被せ嵌めることができ、次いで、測定スピンドル４をねじ込みスリーブ２３の軸方向の端部２４を通して、測定スピンドル４の軸方向の前方の端部１３が内室３１に進入するまで導入することができる。次いで、可動のセンサエレメント５６を備えた支承スリーブ５８が測定スピンドル４の前方の端部１３に差し被せられ、半径方向孔６２と案内溝６６とが貫通開口７１に向かい合って位置するまで測定スピンドル４が移動させられて位置決めされる。次いで、貫通開口７１を通して位置固定ピン６１を孔６２内にねじ込むことができる。その後、測定スピンドル４が支承ブシュ３６の支承孔を通して案内される。この場合、測定スピンドル４の雄ねじ山２１がねじ込みスリーブ２３の雌ねじ山２２に係合する。その後、測定スピンドル４を、その測定面４７が基準面４９に当て付けられるまでねじ込むことができる。

主要な利点は、センサエレメント５４，５６を要求に応じて互いに位置決めすることができることである。高い精度で製造された支承座３３，７６，７２，７３は、すでに両センサエレメント５４，５６の間の平行性を確保している。支承延長部３３と、支承リング７４と、位置決め装置７７とによって形成された調整装置８１は、角度位置だけでなく、センサエレメント相互の間隔も要求、たとえばその都度使用される測定システムのスペックに応じて調整することを付加的に可能にする。種々異なる測定システムが構成変更なしに使用可能である。さらに、ギャップ５７が製造誤差に個別に適合されてもよいし、使用中に後位置調整されてもよい。支承リング７４は簡単に延長部３３で所要の位置に移動させられ、この位置でねじ７９の締付けによって位置決めされる。所要のギャップ幅は設定されていてもよいし、たとえば基準対象物の測定によって規定されてもよい。プリント配線板５３から測定信号を検出し、質的な情報に基づき所要のギャップ幅を規定することも可能である。いずれにせよ、調整装置８１によって、常に高い測定精度が確保されているように、ギャップ幅のフレキシブルな適合が可能となる。

精密測定機器１は以下のように機能する。

図１および図２に示した、測定面４７が基準面４９に接触している出発状態から出発する。測定機器１は、図１に例示的に記入したスイッチオンボタン８２を介してスイッチオンされてもよいし、グリップ７が操作されるやいなや、測定システム５１を作動させる励起回路を有していてもよい。さらに、精密測定機器１は、測定システム５１をリセットしかつ間隔をミリメートルで表示する表示装置、たとえばディスプレイ８４を零にするためのリセットボタン８３を有している。次いで、測定スピンドルがグリップ７または迅速調節ねじ４３によって回転させられると、センサ装置５２が、上述した形式で測定スピンドル４の角度位置を検出する。評価装置５３は、センサ装置５２から供給された測定信号を評価し、これに基づき、測定面４７と基準面４９との間の間隔を規定する。測定面４７と基準面４９とによって寸法、たとえば１つのワークの厚さまたは長さが検出される。さらに、図１には、旋回部材８６が示してある。この旋回部材８６によって、検出された寸法を固定しかつ測定スピンドル４のさらなる調節を阻止するために、位置固定装置（図示せず）が作動可能となる。検出された間隔量がディスプレイ８４に表示され、データ出力部８７を介して、たとえばコンピュータまたはこれに類するものに供給され得る。このデータ出力部を介して、場合によっては、別の信号、たとえば測定信号が伝送されてもよい。

測定スピンドル４の回転時には、この測定スピンドル４が同時に軸方向、すなわち、回転軸線１４の方向に移動させられる。この場合、位置固定ピン６１がそのヘッド６４で溝側面６５ａ，６５ｂの一方に作用する。これによって、可動のセンサエレメントを備えた支承スリーブ５８が測定スピンドル４と一緒に角度に忠実に回転運動させられるかもしくは保持される。支承ブシュ５８の軸方向の移動は、延長部３３の端面と支承ブシュ５８の端面との滑り接触によって阻止される。案内溝６６に対して精確に適合するピンヘッド６４は、測定精度を損なう遊びが設けられていることなしにかつ易動性を制限することなしに、溝側面６５ａ，６５ｂに沿って滑動する。有利には、案内装置５９は、中間のスピンドル区分１８の領域、すなわち、ハウジング２の、流体密に閉鎖された内室３１に完全に配置されているので、すでに述べたシール手段は別として、案内装置５９のための付加的なシール部材が設けられる必要はない。いずれにせよ、ダストおよび流体粒子は案内手段に損傷を与え得ない。装置５９による精確な連行および案内と、検出のために正確に調整されるギャップ５７とは、高い精度での測定に対する根底を成している。

さらに、有利には、ピン６８によって安定したストッパが提供されている。このストッパには、測定範囲端部が達成された場合にピンヘッド６４が係合される。ピン６８は溝６６のジオメトリと無関係であり、過回転を有効に阻止するために、十分な厚さと強度とを有している。他方向では、ストッパ６７、すなわち、支承ブシュ３６の端面が測定面４７もしくは基準面４９の損傷を阻止している。しかし、グリップ７には、付加的にラチェットのように形成された、過回転を防護するための装置が設けられていてもよい。

本発明の枠内では、数多くの変更が可能である。すでに述べたように、容量型の測定システムの代わりに、特に誘導型の測定システムを使用することもできる。精密測定機器１は、有利にはバッテリ運転される手持ち操作式の測定機器として形成することができるものの、ここに示した種々異なるハウジング形状の１つを備えた測定機械内に組み込むこともできる。測定スピンドル４はモータで駆動することもでき、たとえば伝動装置手段を介して駆動することもできる。測定面４７もしくは基準面４９は測定目的に応じて球形にまたは円錐形に形成されていてもよいし、適切な測定インサートを収容するために調整されていてもよい。さらに、エレメント４，５８の間の少ない遊びの回転連行および相対移動が可能にされている場合には、ピン６１が、異なって形成された案内部材に置き換えられてもよいし、ピンヘッドが多角形の形状または別の形状を有していてもよい。しかし、ここで説明した案内装置５９の構成は、この案内装置５９が簡単な手段および処置でのみ、測定精度を高めることに貢献していることによって特徴付けられている。このことは、ここで同じく特に簡単に形成されていると共に取扱い可能である調整装置８１に関しても当てはまる。

図６には、図４に類似の断面図が示してある。この断面図は、本発明の変更された構成の一部を示している。構造および／または機能における前述した測定機器との合致がある限り、同じ符号に基づき、前述した説明を参照されたい。

図６に示した実施例は、ここでは、両センサエレメント５４，５６が測定軸線１４に沿って調節可能に配置されていることによってしか、図１〜図５に示した実施例と異なっていない。固定のセンサエレメント５４の支承リング７４がねじ込みスリーブ２３の軸方向の延長部３３にその軸方向位置でかつ回転位置で調整装置８１によって位置決め可能であるのに対して、いま、可動のセンサエレメント５６にも適宜な調整装置８１′が対応配置されている。センサエレメント５６は支承リング７４′に固定されている。この支承リング７４′は少ない遊びでかつ移動可能に支承スリーブ５８′の軸方向の延長部７３′に装着されている。この軸方向の延長部７３′は、図２および図３に示した延長部７３に比べて軸方向に延長されており、環状の半径方向フランジ６９は除去されている。案内溝６６は貫通開口７１の高さにまでしか形成されておらず、案内溝６６の端部が段部８８を規定している。この段部８８は、測定範囲端部への到達時のピンヘッド６４のためのストッパとして働く。延長部７３′は段部８８から軸方向で延長部３３にまで延びていて、この延長部３３と同じ外径を有している。調整装置８１′は、ここでは、調整装置８１に相応して締付け装置７７′を備えて形成されている。この締付け装置７７′は、支承リング７４′に設けられた半径方向孔７８′と、ねじピン７９′とを有している。このねじピン７９′は延長部７３′の外周面にまでねじ込み可能である。図６に示した構成は、任意のセンサエレメント５４；５６の取付けおよび交換と、種々異なる測定システムに対する適合とが簡単に可能となる限り、多くのフレキシビリティを提供している。当然ながら、可動のセンサエレメント５６だけが位置調整可能であるのに対して、固定のセンサエレメント５４を、たとえばねじ込みスリーブ２３に剛性的に固定することができる構成も可能である。

間隔測定のための精密測定機器１は、ハウジング２内に支承されたねじ山付き測定スピンドル４と、この測定スピンドル４の回転運動を検出するために調整されたセンサ装置５２と、連行・案内装置５９とを有している。センサ装置５２は、ハウジングに対して定置に配置された固定のセンサエレメント５４と、測定スピンドルに相対回動不能に結合された可動のセンサエレメント５６とを備えている。この場合、両センサエレメント５４，５６の間には、予め規定された幅のギャップが規定されている。連行・案内装置５９は、回転運動を測定スピンドル４から可動のセンサエレメント５６に伝達しかつ相対的な並進運動を測定スピンドル４と可動のセンサエレメント５６との間に案内するために働く。

本発明によれば、連行・案内装置５９は、可動のセンサエレメント５６に相対回動不能に結合された、測定軸線に対して平行に延びる内側溝６６を備えた案内スリーブ５８と、測定スピンドル４に相対回動不能に結合された案内部材６１とを有している。この案内部材６１は、形状およびサイズに関して内側溝６６に対して適切に形成されていて、この内側溝６６内に移動可能に係合している。本発明の別の観点によれば、両センサエレメント５４，５６の間のギャップの幅を要求に応じて調整するために形成された調整装置８１が設けられている。本発明による精密測定機器１は、簡単で頑丈な構造と、高い測定精度とを有している。

本発明による精密測定機器の概略的な斜視図である。

個々の機能ユニットを部分的に著しく概略的に示した、図１に示した本発明による精密測定機器の縦断面図である。

本発明による案内装置を示すために、図２に示したＩ−Ｉ線に沿った横断面図を異なる尺度で示す図である。

本発明による調整装置を示すために、図２に示した部分を拡大して示す図である。

図４に示したＩＩ−ＩＩ線に沿った横断面図を拡大して示す図である。

本発明による精密測定機器の変更された構成の、図４に相応の部分を縦断面図で示す図である。

符号の説明

１ 精密測定機器、 ２ ハウジング、 ３ ハウジング区分、 ４ 測定スピンドル、 ６ 区分、 ７ グリップ、 ８ 基体、 ９ ハウジングカバー、 １１ 湾曲部材、 １２ アンビル、 １３ 端部、 １４ 回転軸線、 １６ 端部、 １７ 盲孔、 １８ 区分、 １９ ねじ山区分、 ２１ 雄ねじ山、 ２２ 雌ねじ山、 ２３ ねじ込みスリーブ、 ２４ 端区分、 ２６ 調整ナット、 ２８ 固定フランジ、 ２９ 開口、 ３１ 内室、 ３２ 区分、 ３３ 延長部、 ３４ 内側孔、 ３５ シール部材、 ３６ 支承ブシュ、 ３７ 開口、 ３８ 摩擦スリーブ、 ３９ くびれ、 ４１ 孔、 ４２ カバーディスク、 ４３ 調節ねじ、 ４４ スリーブ、 ４６ 測定ディスク、 ４７ 測定面、 ４８ ディスク、 ４９ 基準面、 ５１ 測定システム、 ５２ センサ装置、 ５３ 制御・評価装置、 ５４ センサエレメント、 ５６ センサエレメント、 ５７ ギャップ、 ５８，５８′ 支承スリーブ、 ５９ 連行・案内装置、 ６１ 位置固定ピン、 ６２ 半径方向孔、 ６３ 座ぐり開口、 ６４ ピンヘッド、 ６５ａ，６５ｂ 溝側面、 ６６ 案内溝、 ６７ ストッパ、 ６８ ピン、 ６９ 半径方向フランジ、 ７１ 貫通開口、 ７２ 当付け面、 ７３ 軸方向突出部、 ７３′ 延長部、 ７４，７４′ 支承リング、 ７６ 端面、 ７７ 位置決め装置、 ７７′ 締付け装置、 ７８，７８′ 半径方向孔、 ７９，７９′ ねじピン、 ８１，８１′ 調整装置、 ８２ スイッチオンボタン、 ８３ リセットボタン、 ８４ ディスプレイ、 ８６ 旋回部材、 ８７ データ出力部、 ８８段部

Claims (22)

1. 間隔測定のための精密測定機器、特に電子的なマイクロメータにおいて、
   ハウジング（２）が設けられており、該ハウジング（２）が、測定軸線（１４）を規定しており、
   ハウジング（２）内に回転可能にかつ移動可能に支承された測定スピンドル（４）が設けられており、これによって、該測定スピンドル（４）の規定された回転運動が、測定軸線（１４）に沿った測定スピンドル（４）の相応の移動を生ぜしめるようになっており、
   測定スピンドル（４）の回転運動を検出するために調整されたセンサ装置（５２）が設けられており、該センサ装置（５２）が、ハウジング（２）に対して定置に配置された固定のセンサエレメント（５４）と、測定スピンドル（４）に相対回動不能に結合されていて、該測定スピンドル（４）に対して相対的に測定軸線（１４）に沿って移動可能である可動のセンサエレメント（５６）とを有しており、固定のセンサエレメント（５４）と可動のセンサエレメント（５６）との間に、予め規定された幅のギャップ（５７）が規定されており、
   可動のセンサエレメント（５６）と測定スピンドル（４）との間の相対的な移動運動を案内するための案内装置（５９）が設けられており、該案内装置（５９）に、可動のセンサエレメント（５６）に相対回動不能に結合された、測定軸線（１４）に対して平行に延びる内側溝（６６）を備えた案内スリーブ（５８）と、測定スピンドル（４）に相対回動不能に結合された、内側溝（６６）内に移動可能に係合している案内部材（６１）とが所属している
   ことを特徴とする、間隔測定のための精密測定機器。
2. 案内装置（５９）が、測定スピンドル（４）の回転運動時に可動のセンサエレメント（５６）を一緒に回転させるために、連行装置としても調整されている、請求項１記載の精密測定機器。
3. 案内装置（５９）が、密に閉鎖可能なハウジング（２）によって取り囲まれた内室（３１）の内部に完全に格納されており、該内室（３１）にセンサ装置（５２）が配置されている、請求項１記載の精密測定機器。
4. 案内スリーブ（５８）が、可動のセンサエレメント（５６）を直接支持する支承スリーブを形成している、請求項１記載の精密測定機器。
5. 内側溝（６６）が、ブローチ削りによって案内スリーブ（５８）の内壁に加工されている、請求項１記載の精密測定機器。
6. 内側溝（６６）が方形溝である、請求項１記載の精密測定機器。
7. 案内スリーブ（５８）に半径方向の貫通開口（７１）が設けられており、該貫通開口（７１）が、内側溝（６６）に開口している、請求項１記載の精密測定機器。
8. 案内部材（６１）が、測定スピンドル（４）に固定されたピン、特にねじピンによって形成されており、該ピンが、半径方向で測定スピンドル（４）の周壁面を越えて突出していて、案内溝（６６）に精確に適合するヘッド（６４）を有している、請求項１記載の精密測定機器。
9. 案内部材（６１）に端ストッパが対応配置されており、該端ストッパが、可動のセンサエレメント（５６）の近くで案内スリーブ（５８）を貫いて案内溝（６６）内に突入したピン（６８）の形で形成されている、請求項１記載の精密測定機器。
10. 間隔測定のための精密測定機器、特に電子的なマイクロメータにおいて、
    ハウジング（２）が設けられており、該ハウジング（２）が、測定軸線（１４）を規定しており、
    ハウジング（２）内に回転可能にかつ移動可能に支承された測定スピンドル（４）が設けられており、これによって、該測定スピンドル（４）の規定された回転運動が、測定軸線（１４）に沿った測定スピンドル（４）の相応の移動を生ぜしめるようになっており、
    測定スピンドル（４）の回転運動を検出するために調整されたセンサ装置（５２）が設けられており、該センサ装置（５２）が、ハウジング（２）に対して定置に配置された固定のセンサエレメント（５４）と、測定スピンドル（４）に相対回動不能に結合されていて、該測定スピンドル（４）に対して相対的に測定軸線（１４）に沿って移動可能である可動のセンサエレメント（５６）とを有しており、固定のセンサエレメント（５４）と可動のセンサエレメント（５６）との間に、予め規定された幅のギャップ（５７）が規定されており、
    可動のセンサエレメント（５６）と測定スピンドル（４）との間の相対的な移動運動を案内するための案内装置（５９）が設けられており、
    固定のセンサエレメント（５４）と可動のセンサエレメント（５６）との間のギャップ（５７）の幅を可変に調整するための調整装置（８１，８１′）が設けられている
    ことを特徴とする、間隔測定のための精密測定機器。
11. 可動のセンサエレメント（５６）と固定のセンサエレメント（５４）とが、軸方向で僅かな間隔を置いて互いに対置して配置されている、請求項１０記載の精密測定機器。
12. 調整装置（８１）が、固定のセンサエレメント（５４）に対応配置されている、請求項１０記載の精密測定機器。
13. センサエレメント（５４，５６）が、支承スリーブ（２３，５８）に支承されており、該支承スリーブ（２３，５８）が、環状の軸方向の支承延長部（３３，７３，７３′）を有しており、該支承延長部（３３，７３，７３′）が、ほぼ同じ外径を有していて、軸方向で互いに近づく方向に延びていて、端面で互いに接触している、請求項１０記載の精密測定機器。
14. センサエレメント（５４，５６）の少なくとも一方が、環状の支持体（７４，７４′）に固定されており、該支持体（７４，７４′）が、所属の支承スリーブ（２３，５８）の環状の支承延長部（３３，７３′）を同心的に取り囲んでいて、該支承延長部（３３，７３′）に移動可能に配置されている、請求項１３記載の精密測定機器。
15. 調整装置（８１，８１′）が、位置決め装置（７７，７７′）を有しており、該位置決め装置（７７，７７′）が、センサエレメント（５４，５６）の一方の、調整された軸方向の位置および角度位置を規定するために使用されるようになっている、請求項１０記載の精密測定機器。
16. 位置決め装置（７７，７７′）が、支持体（７４，７４′）に設けられた半径方向のねじ山付き孔（７８，７８′）と、該ねじ山付き孔（７８，７８′）内で円筒状の支承延長部（３３，７３′）の外面にまでねじ込み可能なねじ山付きピン（７９，７９′）とによって形成されている、請求項１４記載の精密測定機器。
17. 請求項１から９までのいずれか１項記載の特徴を備えた案内装置（５９）が設けられている、請求項１０から１６までのいずれか１項記載の精密測定機器。
18. センサエレメント（５４，５６）の一方を支承する支承スリーブが、ねじ込みスリーブ（２３）の形で形成されており、該ねじ込みスリーブ（２３）が、雌ねじ山（２２）を備えた区分を有しており、測定スピンドル（４）が、少なくとも部分的に雄ねじ山（２１）を備えており、該雄ねじ山（２１）が、雌ねじ山（２２）に係合するようになっている、請求項１、１０または１７記載の精密測定機器。
19. 固定のセンサエレメント（５４）が、信号送信手段と信号受信手段とを備えた測定システム（５１）の一部であり、可動のセンサエレメント（５６）が、符号化手段によって形成されている、請求項１、１０または１７記載の精密測定機器。
20. センサ装置（５２）が容量型のセンサ装置である、請求項１、１０または１７記載の精密測定機器。
21. センサ装置（５２）から供給された測定信号を評価しかつ測定スピンドル（４）の軸方向の移動量を特徴付ける測定量を供給する評価装置（５３）が設けられている、請求項１、１０または１７記載の精密測定機器。
22. 外方への測定スピンドル（４）の軸方向の移動量を認知可能に表示するために、表示装置（８４）が設けられている、請求項１、１０または１７記載の精密測定機器。

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