DE3724137A1 - Messgeraet mit digitalanzeige - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Meßgerät mit Digitalanzeige und insbesondere ein Meßgerät, bei dem die Größe der Bewegung einer Spindel in deren axialer Richtung als elektrisches Signal erfaßt wird, das digital angezeigt wird.

Meßgeräte mit Digitalanzeige, bei denen das Ausmaß der Verschiebung einer Spindel eines Anzeigegerätes wie einer Meßuhr oder dergleichen als digital angezeigtes elektrisches Signal erfaßt wird, werden infolge ihrer Vorteile hinsichtlich hoher Feinheit und Leichtigkeit der Ablesung gegenüber Meßgeräten mit Skalenanzeige immer beliebter.

Ein derartiges Meßgerät enthält eine an einem Gehäuse axial bewegbar gehaltene Spindel mit einem Meßelement, das an einem Ende der Spindel befestigt ist, einen Ko­ dierer mit zwei Skalen, die in Verbindung mit einer Be­ wegung der Spindel gegeneinander bewegbar sind, um die Größe einer relativen Verschiebung zwischen den beiden Skalen als elektrisches Signal zu erfassen, und einen Digitalanzeiger, um eine Ausgangsgröße des Kodierers digital anzuzeigen. Um die Meßgenauigkeit zu gewähr­ leisten, ist es wichtig, die gegenseitigen Positionen der beiden Skalen und insbesondere einen Abstand zwischen ihnen konstant zu halten.

Bei den herkömmlichen Geräten dieser Art ist eine der beiden Skalen einstückig mit der Spindel verbunden und die andere Skala an dem Gehäuse befestigt, wodurch dann, wenn sich die Spindel in einer von ihrer axialen Rich­ tung abweichenden Richtung bewegt, der Abstand zwischen den beiden Skalen verändert wird, was zu einem Fehler führt. Aus diesem Grunde ist die Anordnung zur Minimierung der Ablenkung der Spindel aus ihrer axialen Richtung so getroffen, daß die Spindel das Gehäuse durchsetzt und ihre beiden Endabschnitte von dem Gehäuse geführt werden.

Bei dieser Anordnung ist eine der beiden Skalen an einem Zwischenabschnitt der Spindel innerhalb des Gehäuses be­ festigt, während die andere Skala der erstgenannten Skala gegenüberliegend in dem Gehäuse befestigt ist, so daß die Spindel und die beiden Skalen in das Gehäuse eingeschlossen sind, wodurch die Dicke bzw. Breite des Gehäuses zwangs­ läufig ansteigt.

Auch bei dieser Anordnung, bei der die beiden Endab­ schnitte der Spindel von dem Gehäuse gehalten sind, sind Fehler infolge mangelnder Genauigkeit bei der Herstellung der verschiedenen Bauteile und des Zusammenbaus aufge­ treten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Meßgerät mit Digitalanzeige anzugeben, das eine hohe Meßgenauig­ keit gewährleistet, kompakt in den Abmessungen ist und nur wenig von der Genauigkeit der Herstellung und des Zusammenbaus der Bauteile beeinflußt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kenn­ zeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß eine der beiden Skalen, die in Verbindung mit der Bewegung der Spindel gegeneinander bewegbar sind, in axialer Richtung der Spindel derart bewegbar ist, daß sie sich bei Bewegung der Spindel in derselben Richtung bewegt, wobei diese Skala an dem Ende der Spindel anliegt.

In näheren Einzelheiten sieht die Erfindung vor, daß das Meßgerät mit Digitalanzeige eine an einem Gehäuse axial bewegbar angeordnete Spindel, an deren einen Ende ein Meßelement befestigt ist, einen Kodierer mit zwei in Verbindung mit einer Bewegung der Spindel relativ zu­ einander bewegbaren Skalen zum Erfassen des gegenseitigen Verschiebungswerts zwischen den zwei Skalen als elektri­ sches Signal und einen Digitalanzeiger aufweist, der eine Ausgangsgröße des Kodierers digital anzeigt. Eine der beiden Skalen ist in axialer Ausrichtung auf die Spindel so angeordnet, daß sie bei Bewegung der Spindel in derselben Richtung bewegt wird, während die andere Skala der erstgenannten Skala gegenüberliegend in dem Gehäuse befestigt ist, und eine Einrichtung zwängt die bewegbare Skala in eine solche Richtung, daß sie an dem anderen Ende der Spindel anliegt.

Die Skala ist demnach so in dem Gehäuse angeordnet, daß sie bei Bewegung der Spindel in derselben Richtung bewegt wird und dabei getrennt von der Spindel ange­ ordnet ist, wodurch die Skala durch Ablenkung der Spin­ del aus ihrer axialen Richtung nicht beeinflußt wird, womit eine hohe Meßgenauigkeit erzielt wird. Die Spindel und die Skala sind hintereinander in axialer Richtung der Spindel ausgerichtet, wodurch die Dicke bzw. Tiefe des Gehäuses verringert werden kann und das Gehäuse kom­ pakt in den Abmessungen wird.

Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Stirnansicht einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine Stirnansicht, bei der ein Gehäuse­ deckel entfernt ist;

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

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer Führung und

Fig. 5 einen Querschnitt durch eine Modifikation der Führung.

Nachstehend wird ein erfindungsgemäßesMeßgerät mit Digital­ anzeige mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Ein Gehäuse 11 hat eine längliche Kastenform mit einem länglichen Gehäuseteil 12, das an der Vorderseite eine Öffnung hat, in die ein Gehäusedeckel 13 eingesetzt ist. Ein Digitalanzeiger 14 ist im oberen Bereich des Gehäuse­ deckels 13 vorgesehen, während sich unterhalb des Digi­ talanzeigers 14 drei Funktionstasten 15 befinden. Die Funktionstasten 15 bestehen aus einer Vorwähltaste 15 A zum Einstellen eines Wertes, der in dem Digitalanzeiger 14 bei einem ausgewählten Wert angezeigt wird, einer Null-Einstelltaste 15 B zum Löschen des angezeigten Wertes auf Null und einer Haltetaste 15 C zum Halten eines ange­ zeigten Wertes.

In eine Bodenwand des Gehäuseteils 12 ist das obere Ende einer Führung 21 eingesetzt, die mittels einer Mutter 22 und einer Bundmutter 23 befestigt ist. Eine Mutter 25 ist auf das äußere Gewinde 24 der Bundmutter 23 aufge­ schraubt, wobei dieses Meßgerät an einem Halter wie einem Stativ durch Verwendung dieser Mutter 25 und des Bundes der Bundmutter 23 befestigt werden kann. Innerhalb der Führung 21 ist eine Spindel 26, an deren einen Ende ein Meßelement 27 befestigt ist, auf solche Weise angeordnet, daß sie in ihrer axialen Richtung bewegbar ist. Das an­ dere Ende der Spindel 26 hat eine kugelförmige Außen­ seite und befindet sich innerhalb des Gehäuseteils 12. Die andere Endfläche der Spindel 26 hat eine Muldenform, an der eine Stahlkugel 28 anhaftet und befestigt ist.

Ein Zapfen 31 steht von der Spindel 26 in der Nähe der Stahlkugel 28 vor und schneidet die Längsachse der Spindel 26 im rechten Winkel. Wenn die Spindel 26 ab­ gesenkt wird, gerät ein Kopf 32 des Zapfens 31 in An­ lage an eine Wand 33, die von dem Gehäuseteil 12 ab­ steht, wodurch verhindert ist, daß die Spindel 26 heraus­ fällt. An der Unterseite eines vorderen Endabschnitts 34 des Zapfens 31, der dem Kopf 32 gegenüberliegt, liegt ein vorderes Ende eines Hubblocks 35 an, der über einen Zapfen 36 drehbar an dem Gehäuseteil 12 befestigt ist. In einer Seitenwand des Gehäuseteils 12 befindet sich an einer nahe dem Block 35 gelegenen Stelle ein Loch 37. Wenn ein nicht dargestellter Auslöser in dieses Loch 37 eingesetzt und der Block 35 um den Zapfen 36 im Gegen­ uhrzeigersinn der Fig. 2 gedreht wird, kann die Spindel 26 durch den Zapfen 31 angehoben werden.

In das Gehäuseteil 12 ist eine elektrische Ausrüstungs­ einheit 44 eingeschlossen, die einen Kodierer 43 der elektrostatischen Kapazitätsart mit einer Hauptskala 41 und einer Anzeigeskala bzw. Indexskala 42 enthält, die in Verbindung mit einer Bewegung der Spindel 26 relativ zueinander bewegt werden, um einen Verschiebungs­ wert zwischen diesen Skalen 41 und 42 als elektrisches Signal zu erfassen, das der Digitalanzeiger 14 nach­ folgend anzeigt. Die elektrische Ausrüstungseinheit 44 enthält eine Batterie 45 zur Versorgung der verschiede­ nen Schaltungen, des Digitalanzeigers 14 und der Funk­ tionstasten 15 mit elektrischem Strom.

Die Hauptskala 41 hat eine nicht dargestellte Empfänger­ elektrode, die in ihrer Längsrichtung angeordnet und in einem Skalenrahmen 51 gehalten ist. Die untere End­ fläche des Skalenrahmens 51 hat eine ebene Fläche, die die Bewegungsrichtung der Spindel 26 senkrecht schneidet. Der Skalenrahmen 51 ist auf der Längsachse der Spindel 26 so angeordnet, daß er über eine Führung 52 in der­ selben Richtung wie die Spindel 26 bewegbar ist. Wie Fig. 4 zeigt, enthält die Führung 52 eine plattenförmige Basisführung 53, zwei Seitenführungen 54 und einen Ab­ standhalter 55. Die Basisführung 53 ist an der Seite einer Bodenwand (Rückwand) des Gehäuses 11 befestigt. Stifte 56 und 57 stehen von dem oberen Teil des Skalen­ rahmens 51 und dem unteren Teil der Basisführung 53 vor. Zwischen diesen beiden Stiften 56 und 57 ist eine Feder 58 gespannt, um die Hauptskala 41 so zu beaufschlagen, daß ihre untere, ebene Endfläche an der Stahlkugel 28 anliegt, die auf dem oberen Ende der Spindel 26 ange­ ordnet ist. Die elektrische Ausrüstungseinheit 44 ist an dem Abstandhalter 55 der Führung 52 befestigt.

Die Indexskala 42 hat Sendeelektroden und Ausgangselek­ troden (nicht dargestellt) und ist, der Hauptskala 41 gegenüberliegend, in der elektrischen Ausrüstungseinheit 44 befestigt.

Nachfolgend wird die Wirkungsweise dieser Ausführungs­ form beschrieben. Für einen Meßvorgang wird das Meß­ gerät mittels des Bundes der Bundmutter 23 und der Mutter 25 an einem Ständer oder dergleichen befestigt, und an­ schließend wird die Spindel 26 angehoben oder abgesenkt, damit das Meßelement 27 der Spindel 26 an einem zu mes­ senden Werkstück anliegt, woraufhin die Größe der Be­ wegung der Spindel 26 als eine Abmessung des Werkstücks von demDigitalanzeiger 14 angezeigt wird.

In näheren Einzelheiten gesagt, wird das untere Ende des die Hauptskala 41 haltenden Skalenrahmens 51 durch Einwirkung der Feder 58 in Anlage an die Stahlkugel 28 am Ende der Spindel 26 gebracht, wodurch dann, wenn die Spindel 26 angehoben wird, die Hauptskala 41 gegen die Kraft der Feder 58 angehoben wird und sich gegen­ über der Indexskala 42 bewegt. Die Größe der Bewegung wird von dem Kodierer 43 erfaßt und anschließend von dem Digitalanzeiger 14 angezeigt. Wenn andererseits die Spindel 26 abgesenkt wird, folgt die Hauptskala 41 infolge der Kraft der Feder 58 der Bewegung der Spindel 26, wobei die Größe der relativen Bewegung zwischen den beiden Skalen 41 und 42 von dem Kodierer erfaßt und an­ schließend von dem Digitalanzeiger 14 angezeigt wird.

Bei dieser Ausführungsform ist die Spindel 26 von der Hauptskala 41 getrennt, wobei die Hauptskala 41 so in dem Gehäuse 11 angeordnet ist, daß sie in derselben Rich­ tung wie die Spindel 26 bei deren Bewegung bewegt und durch Einwirkung der Feder 58 in Anlage an der Spindel 26 ge­ halten wird, während die Indexskala 42 der Hauptskala 41 gegenüberliegend in dem Gehäuse 11 befestigt ist, so daß ein Abstand zwischen der Hauptskala 41 und der In­ dexskala 42 ungeachtet der Bewegung der Spindel 26 stets konstant gehalten werden kann, womit eine hohe Meßge­ nauigkeit gewährleistet ist.

Wenn die Hauptskala 41 und die Indexskala 42 mit dem vorbestimmten Abstand zwischen ihnen in das Gehäuse 11 eingebaut werden, bedeutet dies, daß beide Skalen leicht hergestellt und eingebaut werden können, da beide Skalen durch die Genauigkeit der Fertigung und des Ein­ baus der anderen Bauteile kaum beeinflußt werden. Da die Hauptskala 41 und die Indexskala 42 in ein und das­ selbe Gehäuse 11 eingebaut werden, ist es zudem ver­ hältnismäßig einfach, den Abstand zwischen den beiden Skalen 41 und 42 auf einen konstanten Wert einzustellen.

Die Stahlkugel 28 mit der kugelförmigen Oberfläche ist an dem anderen Ende der Spindel 26 angeordnet, während die untere Endfläche des Skalenrahmens 51, die an der Stahlkugel 28 anliegt, eben ausgebildet ist und die Be­ wegungsrichtung der Spindel 26 senkrecht schneidet. Die Hauptskala 41 ist von der Führung 52 geführt, so daß die Hauptskala der Bewegung der Spindel 26 genau folgen kann, woraus ebenfalls eine hohe Meßgenauigkeit resultiert.

Die Spindel 26 und die Hauptskala 41 sind hintereinander liegend auf die Längsachse der Spindel 26 ausgerichtet, so daß das Gehäuse 11 eine geringe Tiefe hat und kompakt in den Abmessungen ist. Das Gehäuse 11 hat eine längliche Form, so daß es in einem verhältnismäßig engen Einbauraum verwendbar ist.

Die Führung der Hauptskala 41 muß nicht notwendigerweise die Form der oben beschriebenen Ausführungsform haben, sondern es können beispielsweise die in den Fig. 5(A) und 5(B) dargestellten Konstruktionen verwendet werden. Eine in Fig. 5(A) dargestellte Führung 52 A hat die Form einer umgekehrten T-Nut, und eine in Fig. 5(B) dargestellte Führung 52 B hat die Form einer V-Nut.

Die Befestigung der Feder 58 ist nicht darauf beschränkt, daß die Feder zwischen dem oberen Abschnitt des Skalen­ rahmens 51 und dem unteren Abschnitt der Basisführung 53 gespannt ist, wie dies bei der obigen Ausführungsform der Fall ist. Die Feder kann zwischen dem oberen Ab­ schnitt des Skalenrahmens 51 und dem Gehäuseteil 12 gespannt sein. Jede Anordnung kann verwendet werden, bei der die Hauptskala 41 in einer Richtung gezwängt wird, daß diese an der Spindel 26 anliegt. Wenn die Feder 58 durch eine Feder mit geringerer Federkaft ersetzt wird, kann der Meßdruck sehr weich eingestellt werden, wodurch beispielsweise ein Werkstück aus Papier, Gummi oder dergleichen gemessen werden kann.

Der Kodierer 43 muß nicht von der elektrostatischen Ka­ pazitätsart sein, sondern er kann photo-elektrisch oder elektromagnetisch arbeiten. Ein Kodierer der elektro­ statischen Kapazitätsart hat den Vorteil, daß das Meß­ gerät gegenüber anderen Typen kompakt in den Abmessungen werden kann. Bei einem Kodierer der elektrostatischen Kapazitätsart brauchen zudem die Arten der Empfänger­ und Sendesignale, die Phasenzahl, die Formen der Elek­ troden und dergleichen nicht berücksichtigt zu werden. Diese werden zweckmäßig gewählt oder geändert ent­ sprechend der Art des Meßgerätes, eines Raums in dem Gehäuseteil des Meßgerätes, eines Verwendungszweckes des Meßgerätes oder dergleichen. Während in dem oben beschriebenenAusführungsbeispiel die Hauptskala 41 ge­ meinsam mit der Spindel 26 bewegt wird, kann die Haupt­ spindel 41 unbeweglich befestigt und die Indexskala 42 gemeinsam mit der Spindel 26 bewegt werden.

Als Stromquelle muß nicht unbedingt die Batterie 45 vorgesehen sein, sondern es kann eine äußere Strom­ quelle verwendet werden. Außerdem kann eine Verbindung zum Führen einer Ausgangsgröße des Kodierers 43 nach außen vorgesehen sein, so daß einem äußeren Bauteil Strom zugeführt wird.

Wie vorstehend beschrieben, sieht die Erfindung ein Meßgerät mit Digitalanzeige vor, das über eine hohe Genauigkeit verfügt, kompakt in den Abmessungen ist und von Genauigkeiten der Herstellung und des Zusammen­ baus wenig beeinflußt ist.

Claims (8)

1. Meßgerät mit Digitalanzeige, gekennzeichnet durch eine Spindel (26), die axial bewegbar an einem Gehäuse (11) angeordnet und an einem Ende mit einem daran be­ festigten Meßelement (27) versehen ist, einen Kodierer (43) mit zwei Skalen (41, 42), die in Verbindung mit einer Bewegung der Spindel relativ zueinander bewegbar sind, wobei die Größe der gegenseitigen Verschiebung der beiden Skalen als elektrisches Signal erfaßt wird, und einen Digitalanzeiger (14), um eine Ausgangsgröße des Kodierers (43) digital anzuzeigen, wobei das andere Ende der Spindel (26) innerhalb des Gehäuses (11) ange­ ordnet und eine der beiden Skalen (41, 42) in dem Ge­ häuse mit der Längsachse der Spindel fluchtend derart angeordnet ist, daß sie bei Bewegung der Spindel in der­ selben Richtung bewegt wird, während die andere Skala der bewegbaren Skala gegenüberliegend in dem Gehäuse befestigt ist, und wobei eine Vorspannungseinrichtung (58) die bewegbare Skala in eine solche Richtung zwängt, daß sie an dem anderen Ende der Spindel (26) anliegt.

2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß entweder das andere Ende der Spindel (26) oder eine daran anliegende Skala (41) eine ebene Fläche aufweist, die die Bewegungsrichtung der Spindel (26) senkrecht schneidet, und daß das andere Teil eine kugelförmige Oberfläche hat.

3. Meßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kugelförmige Oberfläche an dem inneren Endabschnitt der Spindel (26) in dem Ge­ häuse (11) ausgebildet ist.

4. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Führung (52) in dem Ge­ häuse (11) angeordnet ist, die die Skala (41) in Bewegungs­ richtung der Spindel (26) verschieblich hält.

5. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Skalen aus einer Hauptskala (41) und einer in dem Gehäuse (11) befestigten Indexskala (42) bestehen, und daß die Hauptskala (41) von der in dem Gehäuse (11) befestigten Führung (52) ver­ schieblich gehalten ist.

6. Meßgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (52) ein platten­ förmiges Bauteil (53) aufweist, das sich in Bewegungs­ richtung der Spindel (26) erstreckt, und daß die Haupt­ skala (41) entlang des plattenförmigen Bauteils beweg­ bar ist.

7. Meßgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (52) seitliche Führungen (54) aufweist, durch die sich die Hauptskala (41) ausschließlich in Bewegungsrichtung der Spindel (26) bewegen kann.

8. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kodierer (43) ein Kodierer der elektrostatischen Kapazitätsart ist.