DE2335987A1 - Mikrometer mit digitaler ablesung - Google Patents

Description

PATENTANWALT

DR. HEINRICH HERMELINK <8 Mönchen 60, Apolloweg 9, Tel. 8114570 München, den 13. Juli 1973

Tesa

S.A.

CH - Io2o Renens

Mikrometer mit digitaler Ablesung

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OWQIMAL INSPECTCO

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Mikrometer mit digitaler Ablesung, dessen bewegliche Mikrometerschraube in einem fest angeordneten Träger und in einem achsial mit der genannten Mikrometerechraube verbundenen Körper gelagert ist, wobei die Drehwinkellage dieses Körpers in bezug auf die Mikrometorschraube fest ist, und mit Prismen, deren Flächen Ziffern tragen und einzeln auf Achsen im genannten Körper drehbar gelagert sind, welche Achsen tangential zu einem konzentrisch zur Achse der Mikrometerschraube gedachten Kreises gerichtet sind, wobei die Prismeneinheit mit Hilfe der Mikrometerschraube konzentrisch zur Achse derselben drehbar und vor einem Fenster im Körper vorbeibewegbar ist, und in welchem die Drehung der einzelnen Prismen mit Hilfe eines drehwinkelfest angeordneten Exzenters erfolgt, der mit den genannten Prismen in Wirkungsverbindung steht.

Es sind bereits Mikrometer bekannt, bei denen die Drehung der einzolnen Prismen mit Hilfe eines feet mit dem Gehäuee des Gerätes verbundenen 'Exzenters bewirkt wird, der in achsialer Richtung auf die Prismen wirksam ist, d.h. dass der Exzenter neben den Prismen angeordnet und die wirksame Fläche bzw. die sich mit den Prismen in Verbindung befindliche Fläche gegen die genannten Prismen gerichtet ist, und zwar in einer im wesentlich parallel zur Mikrometerschraubenachse verlaufenden Richtung. Diese Anordnung weist allerdings bestimmte, wesentliche Nachteile auf. Unter anderem beanspruchen diese bekannten Anordnungen in achsialer Richtung sehr viel Platz; ausserdem kann die Berührung zwischen den Prismen und dem Exzenter unterbrochen werden, wenn das die Prismen tragende Teil bereits ein kleines Achsialspiel aufweist, was praktisch ja ' immer der Fall ist. In der Tat kann der Exzenter, da er neben den Prismen angeordnet ist, diesen nur folgen, wenn sie sich in achsialer Richtung verschieben und, da die Ueberlappung der miteinander in Berührung stehenden Flächen verhältnismässig klein iet, können sich die Prismen genügend weit vom Exzenter entfernen, um frei zu drehen, wodurch die Ablesung vollständig verfälscht wird.

Man hat bereist versucht, diesen Fehler zu beheben indem der Exzenter vom Gehäuse getrennt angeordnet wird, derart, dass dieser parallel zur

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Mikrometersehraubenachse verschiebbar ist, um dadurch das Achsialspiel des die Prismen tragenden Teiles zu "beheben. Diese Massnahme erfordert allerdings die Verwendung von Xeilstücken, um den Exzenter achsial festzulegen, "wodurch allerdings das Zusammensetzen des Gerätes beträchtlich erschwert vird, da diese Keile sehr präzis eingestellt werden müssen. Ausserdem kann das Spiel des die Prismen tragenden Teiles nachträglich ändern, wodurch zusätzliche Einstellungen erforderlich eind, während die Gefahr,, dass die Berührung zwischen den Prismen und dem Exzenter aussetzt weiterhin besteht.

Das Mikrometer gemäss der Erfindung treweckt die Behebung der genannten Kachteile. Hierzu ist es erfindungsp:emäs3 dadurch gekennzeichnet, dass es einen Exzenter mit einer radialen Abwicklung aufweist, der in seiner Drehwinkellage fest mit dem konzentrisch zur Achse der genannten Mikrometerschraube angeordneten Körper verbunden ist und der zwischen den Prismen gelagert ist, mit denen er in einer, in bezug zur Achse"der Mikrometerschraube radialen Richtung in Wirkungsverbindung steht.

Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen teilweisen Längsschnitt durch eine vorzugsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes}

Fig. 2 eine Ansicht nach der Linie I - I der Figur 1 und

Fig. 3 eine AusfUhrungsvariante des Gegenstandes, teilweise von oben gesehen.

Das in den Figuren 1 und 2 dargestellte Mikrometer weist in bekannter Weise eine FUhrungshülse 1 auf, in der eine Mikrometerschraube zentrisoh gelagert ist, wobei der Eingriff der Mikrometerschraube 2 in die FUhrungshülse 1 mit Hilfe einer Vorrichtung zum Justieren des Spiels 3 überwacht wird, welche Vorrichtung ebenfalls bekannt ist und daher hier nicht näher erläutert wird. Die Mikrometerschraube 2 weist einen vorderen Drehzapfen sowie einen hinteren, nicht dargestellten Zapfen auf, zwecks Betätigung der bewegbaren Taste oder Tasten des Gerätes.

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Auf der Führungshülse 1 ist ein röhrenförmiger Träger 5 koaxial angeordnet, auf welchem verschiebbar der vordere Teil 6 einer Muffe 7 angebracht ist, die ein FührungsgleitstUck 8 aufweist, das in eine längliche Rille des röhrenförmigen Trägers 5» welche Rille parallel zu dessen Achse verläuft, greift. Aus diesem Grunde kann die Muffe 7 längs des Trägers 1 verschoben werden, ohne dass sich diese in bezug auf den Träger dreht.

.Dor hintere Teil Io der Muffe 7 ist an einer Hülse 11 befestigt, beispielsweise aufgepresst, welche Hülse eine Innenverzahnung 12 aufweist. Die Hülse 11 besitzt eine Abrollbahn 15, in der Kugeln 14 gelagert sind, die ihrerseits zur Führung einer auf der Hülse 11 und folglich auch auf der Muffe 7 drehbar angeordneten Steuertrommel 15 dienen. Diese Steuertrommel 15 weist einen Kern 16 auf, welcher auf dem hinteren Drehzapfen 4 mittels einer schematisch durch die strichpunktierte Linie 17 angedeuteten Schraube befestigt ist. Das freie Ende des Drehzapfens 4 greift in einen an der Trommel 15 grenzenden Steuersperrzapfen 18 ein, der hier nicht näher umschrieben wird, da er in bekannter Weise und verschiedenartig ausgebildet sein kann. Wenn der Steuer- Sperrzapfen 18 oder die Steuertrommel 15 gedreht werden, wird die Mikrometerschraube 2 mitgenommen, die sich dann achsial in der Führungshülse 1 verschiebt. Gleichzeitig verschiebt sich die mit dem Drehzapfen 4 verbundene Trommel 15 in achsialer Richtung und nimmt die Muffe 7 mit, die mit dieser infolge der Kupplung durch die Hülse 11 und die Kugeln 14 achsial verbunden ist. Demnach entspricht jede achsiale Bewegung der Mikrometerschraube 2 einer gleichwertigen und gleichzeitigen Achsialbewegung der Muffe 7» deren Drehwinkellage allerdings unverändert bleibt.

Auf dem Kern 16 der Steuertrommel 15 ist eine achsial mit dem genannten . Korn 16 verbundene Hülse 32 drehbar gelagert. Die Anordnung der Hülse 32 auf dem ^ern 16 erfolgt über ein, in der Zeichnung schematisch dargestellten, Kugellager 33· Die Hülse 32 weist einen Kern 24 mit einer Umfangsverzahnung 35 auf. Auf der Trommel 35 ist ein Ritzel 36 drehbar gelagert, das in bezug auf die Achse der Trommel 15 exzentrisch angeordnet ist und einerseits mit der. Verzahnung 12 der mit der Muffe 7 verbundenen Hülse 11 und andererseits mit der Umfangsverzahnung 36 des

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Kernes der Hülse 32 in Eingriff steht. Diese Anordnung wirkt als Planetengetriebe, so dass bei Drehung der Trommel 15 das Ritzel 36 einerseits auf seiner Achse im entgegengesetzten Sinne gedreht wird, da der Eingriff mit der Verzahnung 12 fest ist, und andererseits die drehbare Hülse 32 unter Zwischenschaltung der Verzahnung 35 im gleichen Drehsinne wie die Trommel 15 aber mit unterschiedlicher Drehgeschwindigkeit mitgenommen wird. Die Ausführung ist allerdings nicht auf diese Anordnung beschränkt; der Antrieb der drehjjaren Hülse 32 mit Hilfe der Trommel kann, wenn gleich grosse Drehgeschwindigkeiten erwünscht sind, unmittelbar erfolgen.

Die drehbare Hülse 32 weist in an sich bekannter Weise eine Anzahl seitlicher Arme 37 auf, welche .eine Art Käfig bilden und zwischen denen, drehbar auf Achsen 38 angeordnete, Prismen mit fünf Flächen 39 gelagert sind. Die Prismen 39 sind konzentrisch in bezug auf den Drehzapfen 4 angeordnet und ihre Achsen befinden sich Je auf einer Tangente zu einem zum 'Drehzapfen 4 konzentrisch gelegenen, erdachten Kreis. Es iat zu bemerken, dass im beschriebenen Beispiel jedes der Prismen 39 fünf Flächen aufweist, es ist jedoch auch möglich, Prismen mit einer anderen Anzahl Flächen, beispielsweise vier oder sechs zu verwenden. Die drehbare Hülse 32, sowie die Prismen 39 verschieben sich vor einem Fenster 4o in der Wand dor Muffe 7. Das Fenster 4o ist 'derart bemessen, dass in diesem gleichzeitig die entsprechenden Flächen mehrerer Prismen 39 erscheinen können.

Auf jeder Fläche der Prismen 39 sind zwei Ziffern 41 (Fig. 2) enthalten, welche Bruchteilen von Einheiten der gewählten Einteilung entsprechen, die zur Anzeige der vom Gerät vorgenommenen Messungen dient, beispielsweise zehnteis und hundertstels von Einheiten, während die drehbare Hülse 32 Skalenstriche 42 aufweist, welche Bruchteile von auf den Prismen 39 befindlichen Ziffern darstellen, beispielsweise tausendstels von Einheiten. Die festangeordnete Hülse 11 trägt einen Bezugsstrich 43· Wie aua der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsvnriante ersichtlich iot, können die Flächen jedee der Prismen 39 lediglich eine einzige Ziffer tragen, welche einem Bruchteil der gewählten Einheit entspricht, während

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die Ziffern 45, welche einem anderen Bruchteil der genannten Einheiten entsprechen, beispielsweise hundertstels von Einheiten, auf der Hülse aufgetragen werden können, die ebenfalls die Skalenstriche 42 für die Bruchteile der Ziffern 45 tragen kann.

Auf den Kern 16 ist eine Scheibe 46 mit einem gewissen radialen Spiel frei verschiebbar gelagert, wobei die Schneide derselben einen Exzenter mit einer konzentrisch zum Drehzapfen 4 gerichteten radialen Kurve 47 aufweist. Diese Scheibe 46 ist in der kreisförmigen Oberfläche angeordnet, welche durch die Prismen 39 gebildet ist, und der Exzenter 47 befindet sich in Wirkungsverbindung mit den genannten Prismen, die von diesen radial in bezug auf den Drehzapfen 4 beaufschlagt werden. Die Abmessungen der Scheibe 46 sind derart, dass ein gewisses Spiel zwischen dem Exzenter 47 und den Prismen 39 vorhanden i3t. Die Scheibe 46 weist einen seitlichen Arm 48 auf, der verschiebbar in einer Sperrausnehmung der Muffe 7 geführt ist. Diese Einrichtung dient zum Verhindern einer Drehung der Scheibe 46 und demzufolge des Exzenters 47, ohne dass dieser jedoch an einer achsialen oder radialen Bewegung in bezug auf den Drehzapfen 4 und der Prismen 39 gehindert ist.

Wenn die drehbare Hülse 32 gedreht wird, werden die Prismen 39 mitgenommen und verschieben sich längs des radialen Exzenters 47, der seine Lage beibehält. Die Prismen 39 werden vom Profil des radialen Exzenters 47 geführt, wodurch diese gedreht werden. Je nach den für die drehbare Hülse 32 und die Prismen 39 gewählten Umdrehungsverhältnisson, je nach der Anzahl der Prismen 39 und ihrer Flächen, wie auch der gewählten Einheit, wird es möglich sein die aufeinanderfolgenden Ziffern, welche den Bruchteilen der gewählten Einheit entsprechen, im Fenster 4o vor der Bezugsmarkierung 43 vorbeizubewegen, um die Verßchiebungen der Mikrometerschraube 2 anzeigen zu können. Aus diesem Grunde entspricht jedo Umdrehung der Mikrometerschraube 2 einer Folge von Ziffern, welche beispielsweise die zehnteis und die hindertstels der Einheit anzeigen, wobei die Striche 42 der HUlse 32 in diesem Falle eine Anzeige der taunendstele der Einheit übernehmen. Im Hinblick darauf, dass die Drohungnvor-

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hältnisse zwischen dem Drehzapfen 4, der Hülse 32 und der Priemen 39 veränderbar sind, und infolge der Tatsache, dass die Anzahl, der Prismen 39 und deren Flächen "beliebig gewählt werden kann, ist diese Anordnung für alle gewünschten Einheiten anwendbar, und zwar sowohl für Messungen nach dem metrischen System als auch für solche nach dem Zollsystem.

Die Steuerung der Drehung der Prismen 39 auf ihren Achsen 38 mit Hilfe des radialen Exzenters 47 bietet zahlreiche, gegenüber bekannten Anordnungen wichtige Vorteile.

In der Tat handelt es sich beim beschriebenen Exzenter um einen radialen Exzenter, d.h. dass dieser zwischen den Prismen angeordnet ist und dass seine wirksame Fläche bzw. seine mit den Prismen in Wirkungnverbindung stehende Fläche gegen diese gemäss einer im Wesentlichen senkrecht zur Achse des Drehzapfens gerichteten Geraden orientiert ist. Durch dieoe Anordnung wird bereits ein beträchtlicher Platzgewinn in axialer Richtung erzielt. Im Hinblick auf die Verwendung eines radialen, zwischen den Priamon angeordneten Exzentersj kann die wirksame bzw. die mit den Priomon in Wirkungsverbindung stehende Fläche desselben sich nicht so weit von den Prismen entfernen, dass sich diese frei drehen könnten. Ausserdem kann, wie bereits beschrieben worden ist, der Exzenter vollständig schwebend gelagert werden, d.h. dass dieser frei in achsialer Richtung verschiebbar sein und ein gewisses Spiel aufweisen kann, wodurch dieser sämtlichen achsialen Bewegungen der Prismen folgen und sogar eventuelle Unregelmässigkeiten in bezug auf die radiale Lage derselben ausgleichen kann. Es ergibt sich somit eine Selbstzentrierung und eine vollständige Beseitigung der Möglichkeit des Aussereingriffkommens mit den Prismen. Schlussendlich kann der radiale Exzenter für gegebene Platzverhältnisae in seinem Durchmesser sehr klein gehalten werden, wodurch die Abmessungen der Prismen vergrössert und dadurch deren Flächen mit grösseren Ziffern versehen werden können, was eine bessere Ablesbarkeit zur Folge hat.

Ausser der beschriebenen Anordnung für die digitale Ablesung der Bruchtoilo von Einheiten der gewählten Einteilung, ist das dargestellte Mikrometer derart ausgebildet, dass eine digitale Ablesung der Einheiten der

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gewählten Einteilung möglich ist, zwecks Anzeige des Messbereiches vom Instrument. Obschon diese Ausbildung nicht Teil der vorliegenden Erfindung bildet, wird sie nachstehend zum besseren Verständnis der Zeichnung kurz erläutert.

Diese Ausbildung umfasst ein röhrenförmiges Element 19» das drehbar in der Muffe 7 gelagert ist und koaxial zum röhrenförmigen Träger 5» der seinerseits achsial mit der genannten Muffe 7 verbunden ist. Die achsiale Lagehaltung und die Drehführung des röhrenförmigen Elementes 19 in der Muffe 7, erfolgt mit Hilfe eines Kugellagers, das mit der Muffe verbunden und schematisch mit der Bezugsziffer 2o bezeichnet ist, sowie mittels eines Lagers 21. Ein Teil 22 des Elementes 19 ist unterhalb eines Fensters 2? angeordnet, das sich neben dem mit einem Bezugsstrich 24 (Fig. 2 und 3) versehenen Fenster 4o befindet.

Am Umfang des Teiles 22 des röhrenförmigen Elementes 19, der gegen das Fenster 23 gerichtet ist, sind übereinanderliegend alle aufeinanderfolgenden Ziffern 25 (Fig. 2 und 3) der Einheiten der gewählton Einteilung vorgesehen, um den Messbereich des Gerätes anzeigen zu können. Das Fenster 23 der Muffe 7 ist derart bemessen, daBS mindestens drei Ziffern 25 gleichzeitig ablesbar Bind um Irrtümer bei der Ablesung beim Durchgang von einer Ziffer zur anderen vermeiden zu können.

Neben den Ziffern 25 weist der Umfang des Teiles 22 des röhrenförmigen Elementes 19 eine Bezugsmarkierung 26 (Fig. 2 und 3) auf, die aus einer Aufeinanderfolge von sägezahnartigen Markierungen 27 besteht, welche derart angeordnet sind, dass sie das Ausmass der Messungen für jede Ziffer der Einheiten anzeigen kann, d.h. die gemeinsamen Werte zwischen einer Ziffer einer Einheit und einer Ziffer der nächstfolgenden Einheit. Wie aus der Figur 2" ersichtlich ist, befindet sich das Bozugszeichen 24 in der Nähe der Spitze des·.Sägezahnes 27» entsprechend der Zahl o4, wodurch angezeigt wird, dass die erfolgte Messung leicht unterhalb des Wertes von fünf Einheiten liegt, d.h. dass man sich im . Raum von vier Einheiten befindet, also vier Einheiten plus eine gowisse

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Anzahl von Bruchteilen einer Einheit. Das Bezugszeichen 26 erleichtert somit die Ablesung des Bereiches, welcher den Ziffern 25 entspricht.

Die innere Wand des röhrenförmigen Elementes 19 ist mit zwei diametral einander gegenüberliegenden, schraubenförmigen Rillen 28 und 29 versehen, deren Teilung dem Messbereich des Gerätes entspricht. In jeder der schraubenförmigen Rillen 28 und 29 ist ein Stift 3o geführt, der in bezug auf das röhrenförmige Element 19 achsial unbeweglich und drehfest angeordnet ist. Diese Stifte 3o sind, diametral einander gegenüberliegend, auf einem elastischen Ring 31 angeordnet, der im röhrenförmigen Träger 5 angeordnet ist, um in die Rille 28 bzw. 29 geführt zu werden.

Wie bereits vorstehend erläutert wurde, ist die Muffe 7 achsial mit der Mikrometerschraube 2 verbünden und bewegt sich zusammen mit dieser unter Beibehaltung ihrer Winkellage. Allerdings sind die Stifte 3o in ihror achsialen und Drehwinkellage fest angeordnet und das zylinderförmige Element 19 ist achsial mit der Muffe 7 verbunden jedoch in seiner Drehwinkellage frei, da es drehbar in der genannten Muffe 7 gelagert iat. Andererseits sind die Stifte 3o in den schraubenförmigen Rillen 28 und 29 des röhrenförmigen Elementes 19 geführt. Wird daher die Muffe 7 achsial verschoben, so kann sich das röhrenförmige Element 19 ebenfalls achsial vorschieben. Aber die Stifte 3o sind in den schraubenförmigen Rillen und 29 des röhrenförmigen Elementes 19 geführt und können eine achsiale Verschiebung des röhrenförmigen Elementes 19 nur dann ermöglichen, wenn sie selber längs der schraubenförmigen Rillen 28 und 29 gleiten. Da diese Stifte J5o fest angeordnet sind, bewirkt ihre Verschiebung in den schraubenförmigen Rillen eine Drehung des röhrenförmigen Elementes 19 auf seiner Achse. Da die Teilung der schraubenförmigen Rillen 28 und 29 gleich dem Messbereigh des Gerätes ist, wird das zylinderförmige Element 19 eine ganze Umdrehung auf seiner eigenen Achse vollführen, dies bei einer Verschiebung der Muffe 7 und der Mikrometerschraube 2, welche gleich dem Messbereich des Gerätes ist. Alle Ziffern 25 der Einheiten der gewählten Einteilung zur Anzeige des Messbereiches des Gerätes, wie auch das Bezugszeichen 26 auf dem Umfang des Teiles 22

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des röhrenförmigen Elementes 19, werden demnach am Fenster 23 vorbeibewegt und ermöglichen bo eine digitale Ablesung der Einheiten der
Einteilung.

Demnach ermöglicht die Anzeige, der Einheiten mit Hilfe des röhrenförmigen Elementes 19 zusammen mit derjenigen der durch die Priemen 39 und die Hülse 32 angezeigten Bruchteilen von Einheiten, eine digitale Ablesung der vom Gerät durchgeführten Messungen und infolge der Lage der beiden Anzeigesysteme in bezug aufeinander, wird die digitale
Anzeige im normalen Sinne der Ablesung angegeben, d.h. von links nach rechts für die Einheiten und ihre Bruchteile. Es ist allerdings selbstverständlich, dass die Anzeige der Bruchteile von Einheiten mit Hilfe der Hülse 32 und der durch einen radialen Exzenter betätigten Prismen 39 auch mit.anderen Anordnungen zur Ablesung von Einheiten vereinigt werden kann·

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Claims (1)

1. Bei μ 233b987

   Darf

   TESA S. Α., CH-1020 Benens

   Paten tansprUche

   X. Mikronieter mit digitaler Ablesung, dessen bewegliche Mikrometerschraube in einem fest angeordneten" Träger und in einem achsial mit der genannten Mikrometerschraube verbundenen Körper gelagert ist» ■wobei die Drehwinkellage dieses Körpers in bezug auf die Mikrometerschraube fest ist, und mit Prismen, deren Flächen Ziffern tragen und einzeln auf Achsen im genannten Körper drehbar gelagert sind, welche Achsen tangential zu einem konzentrisch zur Achse der Mikrometerschraube gedachten Kreises gerichtet sind, wobei die Prismeneinheit mit Hilfe der Mikrometerschraube konzentrisch zur Achse derselben drehbar und vor einem Fenster im Körper vorbeibewegbar ist, und in welchem die Drehung der einzelnen Prismen mit Hilfe eines drehwinkelfest angeordneten Exzenters erfolgt, der mit den genannten Prismen in Wirkungnverbindung steht, dadurch gekennzeichnet _t dass es einen Exzenter mit einer radialen Abwicklung aufweist, der in seiner Drehwinkellage fest mit dem konzentrisch zur Achse der genannten Mikrometerschraube angeordneten Körper verbunden ist und der zwischen den Prismen gelagert ist, mit denen er in einer, in bezug zur Achse der Mikrometersehraube radialen Richtung in Wirkungsverbundung ,steht.

   2· Mikrometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dasB der radiale Exzenter in bezug auf die Achse der Mikrometerschraube in achsialer Richtung schwebend gelagert ist»

   5» Mikrometer nach Anspruch 1-oder 2, dadurch gekennzeichnet» dass der radiale Exzenter in bezug auf die Achse der Mikroraetersehraube in radialer Richtung schwebend gelagert ist.

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