DE2757856C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Prüf- oder Tastanzeiger, der aus einem Gehäuse mit einer Längsachse, aus einer Anzeigevorrichtung zur Anzeige der Auslenkung eines Meß­ armes mit einer daran befestigten Meßspitze, aus einem Halter zur schwenkbaren Lagerung des Meßarmes um eine quer zur Längsachse des Gehäuses verlaufende Achse be­ steht, wobei der Halter um die Längsachse des Gehäuses drehbar in diesem gelagert ist, sowie aus einer Ein­ richtung zur Übertragung der Bewegung des Meßarmes auf die Anzeigevorrichtung, bei der sich ein dem Gehäuse zugeordnetes Teil und ein dem Halter zugeordnetes Teil berühren.

Ein Prüf- oder Tastanzeiger dieser Art ist zum Beispiel in der US-Patentschrift 23 21 443 beschrieben. Derartige Anzeiger dienen dazu, enge Stellen, tiefliegende Plätze, zu denen eine Meßuhr nicht hineinreichen kann, Innendurch­ messer von Bohrungen oder Außendurchmesser von Wellen zu vermessen. Bei diesem bekannten Meßgerät besteht die Ein­ richtung zur Übertragung der Bewegung des Meßarmes aus einem besonders langen Stift, der um eine Achse schwenk­ bar angeordnet ist, die parallel zur Schwenkachse des Meßarmes verläuft. Dieser dem Halter zugeordnete Stift als ein Teil der Einrichtung zur Übertragung der Be­ wegung des Meßarmes auf die Anzeigevorrichtung wird bei einer Meßbewegung des Meßarmes innerhalb des Halters verschwenkt. Das obere, freie Ende des Stiftes liegt in der Ruhestellung im höchsten Punkt einer Kegelfläche, die mit Hilfe eines daran befestigten Stiftes als dem Gehäuse zu­ geordneten Teil in Längsrichtung des Stiftes verschieblich in dem Gehäuse gelagert ist. Eine schwenkende Auslenkung des Stiftes drängt die Kegelfläche tiefer in das Gehäuse hinein, da die Kegelfläche steiler ist als der Schwenkradius des Stiftes.

Diese Einrichtung zur Übertragung der Bewegung des Meßarmes auf die Anzeigevorrichtung ist in mehrfacher Hinsicht nach­ teilig. Die Länge des Stiftes birgt zum Beispiel die Gefahr einer inneren Verbiegung in sich, da wegen der erforder­ lichen Auslenkung der Stift relativ schlank gehalten werden muß, so daß Kompromisse bezüglich der Formstabilität unver­ meidbar sind. Darüber hinaus ist angesichts der Länge des Stiftes und angesichts des langen Reibweges an der Stift­ spitze mit einem sogenannten Stick-Slip-Effekt zu rechnen, also mit einem stotternden Bewegungsablauf, wenn die Ein­ gangsgröße an dem Meßarm besonders gering ist. Schließlich ist eine derartige Kegelfläche besonders schwer in der erforder­ lichen Genauigkeit herzustellen, da nur rotierende Werk­ zeuge eingesetzt werden können, die nahe des Kegelzentrums eine geringere Umfangsgeschwindigkeit und damit einen geringeren Abtrag aufweisen als am äußeren Rand der Kegelfläche. Zwar wird in einem weiteren Ausführungsbeispiel vorgeschlagen, statt des Kegels einen einfachen Stift und statt des Stiftendes eine schiefe Ebene vorzusehen, bei dieser Bauform kann jedoch immer nur in der einen Richtung gemessen werden, was die Verwendungsfähigkeit des Prüf- oder Tastanzeigers stark einschränkt.

Aus der DE-OS 21 40 436 ist ein Meßtaster bekannt, bei dem als feststehendes Basisteil ein Stab vorhanden ist, an dem zum einen ein Meßarmhalter schwenkbar gelagert ist und zum anderen ein zylindrisches Gehäuse geführt ist, das eine Meß­ uhr trägt. Die Meßuhr wirkt gegen einen Flansch an dem Stab.

Die Auslenkung des Meßarmes wird mit Hilfe einer Art Druck­ platte und zwei Kontaktelementen auf das die Meßuhr tragende Gehäuse bei stillstehendem Stab übertragen. Das Gehäuse ist gegenüber dem Stab frei drehbar. Die Meßspitze der Meßuhr berührt den Flansch in einem ziemlich großen Abstand vom Zentrum des Stabes aus, so daß der Flansch sehr genau rechtwinklig zur Mittelachse des Stabes angeordnet sein muß; anderenfalls ergeben sich bereits Meßfehler allein durch die Drehung des Gehäuses gegenüber dem Stab.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, an einem Prüf- oder Tastanzeiger die Einrichtung zur Übertragung der Bewegung des Meßarmes auf die Anzeigevorrichtung so zu verbessern, daß die einander berührenden Teile geringere Reibwege zurück­ legen, eine einfache Bearbeitung möglich ist und dennoch beide Meßrichtungen des Meßarmes erhalten bleiben.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß das dem Halter zugeordnete Teil der Einrichtung aus einem Stößel, der in Richtung der Längsachse des Gehäuses längs­ verschieblich in dem Halter gelagert ist, und daß dem Gehäuse zugeordnete Teil aus einem schwenkbar gelagerten Arm besteht, und daß an dem freien Ende des Stößels eine Druckplatte befestigt ist, auf die über Kontaktelemente eine Auslenkung des Meßarmes übertragbar ist.

Bei der Erfindung wird an der Übergangsstelle von dem Halter zu dem Gehäuse die Meßbewegung im Zentrum der Schwenkachse durch eine Längsverschiebung des Stößels her­ beigeführt. Dieser wirkt auf einen Schwenkarm, dessen Schwenkachse in etwa in der Ebene der Stößelspitze liegt, so daß der Schwenkarm annähernd tangential ausgelenkt wird. Dies sind die günstigsten Voraussetzungen für die Über­ tragung der Bewegung des Meßarmes auf die Anzeigevorrich­ tung. Im Gegensatz zu dem bekannten Anzeiger verzichtet also die Erfindung auf einen Verstärkungseffekt des Meß­ wertes vor dieser Übergangsstelle auf dem Wege vom Meßarm zur Anzeigevorrichtung, vielmehr wird dann die Verstärkung durch unterschiedlich lange Hebelarme unter Einschluß des von dem Stößel beaufschlagten Schwenkarmes sowie unter Zu­ hilfenahme eines üblichen Zahnsegmentes bewirkt, das auf ein kleines Ritzel wirkt. Als Folge dieser Maßnahmen ist der Prüf- oder Tastanzeiger gemäß der Erfindung in der Lage, reproduzierbare Meßergebnisse unabhängig von der Winkel­ stellung des Halters gegenüber dem Gehäuse hervorzubringen, da bei einer Winkelverstellung die Berührstellen auf dem Übertragungswege quasi erhalten bleiben und keinen drastischen Änderungen unterworfen sind.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungs­ beispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Prüfanzeiger nach der Erfindung;

Fig. 2 eine Vorderansicht des Prüfanzeigers nach Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1.

Der Prüfanzeiger weist einen Halter 1 auf, an dessen Ende 2 ein Paar von Ansätzen 2 a und 2 b angeordnet ist und an dessen Basis 3 ein zylindrischer Abschnitt 3 a von großem Durchmesser mit einem koaxialen Zapfen 3 a von kleinem Durch­ messer sitzt.

Durch die Ansätze 2 a und 2 b hindurch und zwischen diesen An­ sätzen erstreckt sich eine Welle 4. Auf der Welle 4 sind schwenkbar parallele Laschen 6 a und 6 b (Fig. 3) eines U-förmigen Teils 6 gelagert, wobei dieser Teil 6 an der Basis eines Meßarms 5 befestigt ist. Eine halbkreisförmige Nockenplatte 7 sitzt zwischen den Laschen 6 a und 6 b und ist drehbar auf der Welle 4 angeordnet. Die Nockenplatte 7 wird in Richtung auf die Lasche 6 a von einer Belleville- oder Tellerfeder 8 verspannt, welche zwischen der Lasche 6 b und einer Seitenfläche der Nockenplatte 7 sitzt. Zwischen den einander gegenüberliegenden Laschen 6 a und 6 b sowie der Teller­ feder 8 wird, und zwar von letzterer, eine bestimmte Reib­ kraft aufgebracht. Halbkugelförmige Kontaktelemente 9 sind auf der oberen glatten Fläche 7 a der Nockenplatte 7 zu gegenüberliegenden Seiten der Welle 4 angeordnet, und zwar in gleichem Abstand zu der Welle 4. In den Meßarm 5 ist eine Meßspitze fest eingeschraubt.

Eine Durchgangsbohrung 10 erstreckt sich koaxial durch die Mitte des Abschnitts 3 a und des Zapfens 3 b der Basis 3 des Halters 1. In dieser Bohrung 10 kann ein Stößel 11 frei gleiten. An einem Ende des Stößels 11 ist einstückig eine Druckplatte 12 ange­ bracht, welche die Kontaktelemente 9 berührt.

Ein Gehäuse 13 des Prüfanzeigers weist an seinem unteren Ende eine abgestufte Bohrung 13 a auf, um drehbar den Abschnitt 3 a und den Zapfen 3 b des Halters 1 aufzunehmen. Auf der Außenseite des Abschnitts 3 a ist eine Ringnut 14 vorgesehen, die sich in Umfangsrichtung vollständig rund um den Abschnitt erstreckt. Eine Schraube 15, die in das Gehäuse eingeschraubt ist, paßt mit ihrer Spitze in die Ringnut 14 und verhindert auf diese Weise, daß der Halter 1 aus dem Gehäuse 13 heraus­ rutscht. Außerdem hindert die Schraube den Halter an einer Drehung, gestattet jedoch ein manuelles Verdrehen des Hal­ ters.

Auf der Außenseite des Abschnitts 3 a ist eine Mehrzahl von Ausnehmungen 16 angeordnet, die in Umfangsrichtung in einem Abstand zueinanderliegen, beispielsweise in einem Winkelab­ stand von 90°. Eine Kugel 18 wird von einer Feder 17 in eine vorbestimmte Ausnehmung 16 hineingedrückt. Die Feder 17 sitzt zusammen mit der Kugel 18 in einer Bohrung 19 des Ge­ häuses 13 und wird von einer in die Bohrung eingeschraubten Schraube 20 zum Einstellen der Federkraft gehalten. Zwei Federn 33 sind zwischen dem Halter 1 und einer Schulter der Druckplatte 12 angeordnet. Sie sitzen in Ausnehmungen 34 innerhalb des Halters 1. Durch die Federn wird jegliches axiales Spiel des Stößels 11 beseitigt.

Auf der Außenseite des Halters 1 ist eine umlaufende Winkel­ skala 21 angeordnet, während in die Außenseite des Ge­ häuses 13 eine Bezugslinie 22 eingeschnitten ist. Auf diese Weise kann die Verdrehung des Halters 1 relativ zum Gehäuse 13 abgelesen werden.

Das Gehäuse 13 enthält gemäß Fig. 1 eine eingebaute Ein­ richtung 23 zum Vergrößern oder Verstärken der Verschie­ bung des Stößels 11. Diese Einrichtung 23 weist folgende Bauteile auf, nämlich einen Arm 25, der mittels eines Stiftes 24 schwenkbar am Gehäuse 13 gelagert ist, ein halbkugel­ förmiges Kontaktelement 26, das einstückig mit dem Arm 25 ausgebildet ist und am Ende des Stößels 11 anliegt, ein mit dem Arm 25 verbundenes Zahnradsegment 27, ein mit dem Zahnradsegment 27 kämmendes Ritzel 28, ein Kronenrad 29, welches am Ritzel 28 befestigt ist, ein mit dem Kronenrad 29 kämmendes Zahnrad 30 sowie einen Zeiger 32 einer Skala 31, der am Wellenende des Zahnrades 30 befestigt ist. Der be­ schriebene Prüfanzeiger arbeitet folgendermaßen. Wenn die Meßspitze 25 rund um die Welle 4 verschwenkt wird, so dreht sich die Nockenplatte 7 als eine Einheit gemeinsam mit dem Meßarm 5, und zwar aufgrund der Reibkraft, die von der Teller­ feder 8 zwischen dem Meßarm 5 und der Nockenplatte 7 erzeugt wird. Folglich wird der Stößel 11 gegen das Gehäuse 13 verschoben, und zwar mittels des Kontaktelementes 9 und der Druckplatte 12. Dies läßt den Arm 25 aufwärts in Fig. 1 verschwenken. Dadurch wird das am Arm 25 befestigte Zahnradsegment gedreht, was über das Ritzel 28, das Kronen­ rad 29 und das Zahnrad 30 zu einer Drehung des Zeigers 32 und damit zu einer Vergrößerung der Verschiebung des Stößels 11 führt. Der Zeiger 32 zeigt also auf der Skala 31 eine vergrößerte Verschiebung der Meßspitze 35 an.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel findet eine Kette von Zahnrädern oder Getriebeelementen Anwendung, um die Ver­ schiebung des Stößels 11 zu vergrößern. Diese Ver­ schiebung kann jedoch auch digital angezeigt werden, und zwar mit Hilfe eines Differentialtransformers, der auf elektrischem Wege die Verschiebung des Stößels 11 vergrößert.

Wenn die Schwenkrichtung der Meßspitze 35 geändert werden soll, so kann der Halter 1 in Umfangsrichtung relativ zum Gehäuse 13 gedreht werden. Die Schwenkrichtung der Meßspitze 35 relativ zum Gehäuse 13 kann in exakter Weise Schritt für Schritt um einen bestimmten Winkel verdreht werden, und zwar durch Drehung des Halters derart, daß die Kugel 18 in eine vorgewählte Ausnehmung 16 eintritt. Man kann zu diesem Zwecke auch eine Klemmschraube in das Gehäuse 13 eindrehen und auf diese Weise den Abschnitt 3 a des Halters 1 festklemmen, so daß die Schwenkrichtung der Meßspitze 35 schrittweise bei jedem be­ liebigen Winkel fixiert werden kann. Auch kann der Verdreh­ winkel des Halters 1 exakt abgelesen werden, und zwar mittels der Bezugslinie 22 auf dem Gehäuse 13 und der Winkelskala 21 auf dem Halter 1.

Wird der Halter relativ zum Gehäuse gedreht, so besteht nicht die Möglichkeit, daß sich der Stößel und der Halter oder die Meßspitze relativ zueinander verdrehen, und zwar aufgrund der Feder, die die Druckplatte gegen die Kontaktelemente verspannt. Es ergibt sich also keine Veränderung in der relativen Winkellage zwischen dem Stößel und dem Halter. Dementsprechend besteht nicht die Möglichkeit, daß die Übertragungsgenauigkeit der Verschie­ bung der Meßspitze deshalb abnimmt, weil der Halter relativ zum Gehäuse verdreht wird.

Claims (4)

1. Prüf- oder Tastanzeiger, bestehend aus einem Gehäuse mit einer Längsachse, aus einer Anzeigevorrichtung zur Anzeige der Auslenkung eines Meßarmes mit einer daran befestigten Meßspitze, aus einem Halter zur schwenk­ baren Lagerung des Meßarmes um eine quer zur Längs­ achse des Gehäuses verlaufende Achse, wobei der Halter um die Längsachse des Gehäuses drehbar in diesem gelagert ist, und aus einer Einrichtung zur Übertragung der Bewegung des Meßarmes auf die Anzeige­ vorrichtung, bei der sich ein dem Gehäuse zugeordnetes Teil und ein dem Halter zugeordnetes Teil berühren, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Halter (1) zugeordnete Teil der Einrichtung aus einem Stößel (11), der in Richtung der Längsachse des Gehäuses (13) längs verschieblich in dem Halter (1) gelagert ist und das dem Gehäuse (13) zugeordnete Teil aus einem schwenkbar gelagerten Arm (25) besteht, und daß an dem freien Ende des Stößels (11) eine Druck­ platte (12) befestigt ist, auf die über Kontaktelemente (9) eine Auslenkung des Meßarms (5) übertragbar ist.

2. Prüf- oder Tastanzeiger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur drehbaren Lagerung des Halters (1) innerhalb des Gehäuses (13) in an sich bekannter Weise an dem Halter ein zylin­ drischer Abschnitt (3 a) mit einer umlaufenden Ringnut (14) vorgesehen ist, und daß sich in einer zugeordneten Bohrung (13 a) in dem Gehäuse (13) eine eingepaßte Schraube (15) befindet, die sich mit ihrer Spitze in die Ringnut (14) erstreckt.

3. Prüf- oder Tastanzeiger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (1) eine Mehrzahl von Ausnehmungen (16) aufweist, die in Um­ fangsrichtung unter Einschluß bestimmter Winkelab­ stände um den zylindrischen Abschnitt (3 a) angeordnet sind, und daß in dem Gehäuse (13) innerhalb der Bohrung (13 a) eine Kugel (18) zum Eingriff in die Ausnehmungen (16) gehalten und von einer Feder (19) in Richtung auf den Halter (1) belastet ist.

4. Prüf- oder Tastanzeiger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Gehäuse (13) oder dem Halter (1) eine Markie­ rung (22) angeordnet ist, und daß das jeweils andere Bauteil eine Winkelskala (21) trägt.