Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft Präzisionseinstellungsvorrichtungen, insbesondere
betrifft die Erfindung neue Präzisionseinstellungsvorrichtungen für Instrumente,
welche präzise auf ein bestimmtes Ziel ausgerichtet werden müssen, wie Meßuhren
bzw. Feinzeiger (dial test indicators).
Hintergrund der Erfindung
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Meßuhren bzw. Feinzeiger werden in der mechanischen Industrie zum Ausrichten
und Vermessen von Oberflächen von Teilen, eins relativ zum anderen, verwendet.
Meßuhren sind empfindliche Instrumente und - da ihr Meßbereich begrenzt ist
- müssen üblicherweise nahe an die Oberfläche gebracht werden, die gemessen
werden soll. Meßuhren sind gewöhnlich auf einem Meßständer befestigt, der mit mit
Klammern befestigbaren Armen und Gelenken ausgestattet ist. Meßuhren haben an
ihrem Ende eine bewegliche Kontaktspitze. Die Positionierung der Kontaktspitze
wird durch eine Präzisionseinstellungsmechanik gesteuert, die auf dem Meßständer,
üblicherweise an der Basis des Ständers, angeordnet ist. Die US-A-3,367,612 zeigt
eine Präzisionseinstellungsvorrichtung, die in der Nähe der Meßuhr angeordnet ist.
Die Präzisionseinstellungsmechanik ermöglicht es die Kontaktspitze durch eine
präzise gesteuerte Bewegung in Kontakt mit der zu messenden Oberfläche zu
bringen.
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Bekannte Meßuhren sind mit Präzisionseinstellungsvorrichtungen ausgestattet, die
es erlauben, die Kontaktspitze der Meßuhr in die Nähe der zu messenden Oberfläche
zu bringen. Jedoch bewirkt die Präzisionseinstellungsmechanik von bekannten
Meßständern ihre Bewegung nur in einer vorgegebenen Richtung relativ zur
Meßuhr. Deshalb kommt es oft vor, daß die Präzisionseinstellung die Kontaktspitze
in einer Richtung parallel zur zu kontaktierenden Oberfläche bewegt anstatt sie
näher an sie heranzubringen. Wenn dies passiert, ist die
Präzisionseinstellungsmechanik uneffektiv, und nur ein Wechsel in der Position der Basis des Meßständers
der Meßuhr kann die Effektivität wieder herstellen. Das Ändern der Position der
Basis ist ein Problem für den Bediener und in manchen Fällen wegen der
Behinderung durch andere Objekte, die auf dem Arbeitstisch angeordnet sind,
überhaupt nicht durchführbar.
Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine
Mehrrichtungspräzisionseinstellungseinheit zur Verfügung gestellt mit zwei Scheiben, die koaxial einander benachbart
durch Verbindungsmittel gehalten werden, die enflang den Achsen der Scheiben
angeordnet sind, und mit Kippeinrichtungen zum Kippen einer Scheibe relativ zur
anderen, wobei die Kippeinrichtungen in einer Umfangs-Ringbahn zwischen den
Scheiben angeordnet sind und wobei die Kippeinrichtungen jede Position enflang der
Bahn einnehmen können.
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Die Präzisionseinstellungsvorrichtungen nach der Erfindung werden mit Instrumenten
verwendet, welche präzise in eine bestimmte Richtung ausgerichtet werden müssen.
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Es ist vorzuziehen, die Präzisionseinstellungsvorrichtung der Erfindung dazu zu
verwenden, Meßuhren (dial test indicators) präzise auszurichten. Jedoch erstreckt
sich die Erfindung auch auf andere Präzisionseinstellungen, welche die
Mehrrichtungs-Vorrichtung nach der Erfindung verwenden können, so wie bei Bohr- oder
Gewindemaschinen zum genauen Ausrichten kleiner Schmiermittelströme auf den
Wirkpunkt zu.
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Die Ringbahn und der in der Bahn angeordnete Teil der Kippeinrichtung sind so
geformt, daß - wenn die Scheiben parallel zueinander sind - die Kippeinrichtungen
leicht um die Bahn herum rotieren können, wobei, wenn die Scheibe in der
gekippten Position ist, die Kippeinrichtungen fest in einer Position entlang der Bahn
gehalten werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die ringförmige Nut
eine Schwalbenschwanz-Nut, die durch die maschinelle Bearbeitung des unteren
Randes der oberen Scheibe und des oberen Randes der unteren Scheibe hergestellt
wird.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Die Erfindung wird lediglich beispielhaft mit Bezug auf die beiliegenden
Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
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Figur 1 eine Aufsicht auf eine untere Scheibe gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung;
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Figur 2 eine Querschnittsansicht enflang der Linie AA1 der Scheibe, die in
Figur 1 gezeigt ist;
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Figur 3 eine untere Ansicht der oberen Scheibe, die mit der unteren Scheibe
der Figuren 1 und 2 zusammenpaßt;
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Figur 4 eine Querschnittsansicht enflang der Linie BB1 der Scheibe, die in
Figur 3 gezeigt ist;
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Figur 5 eine Querschnittsansicht der Präzisionseinstellungseinheit mit den
Scheiben, die in den Figuren 1 bis 4 gezeigt sind;
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Figur 6 eine Querschnittsansicht der Präzisionseinstellungseinheit, die in
Figur 5 gezeigt ist, in einer gekippten Position;
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Figur 7 eine perspektivische Ansicht des Keils, der in den Figuren 5 und 6
gezeigt ist;
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Figur 8 eine Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform einer
Präzisionseinstellungseinheit gemäß der Erfindung;
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Figur 9 die Querschnittsansicht der Präzisionseinstellungseinheit, die in Figur
8 gezeigt ist, wenn sie in einer gekippten Position ist;
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Figur 10 eine perspektivische Ansicht des Hebels, der in den Figuren 8 und 9
gezeigt ist;
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Figur 11 eine Seitenansicht einer Meßuhr (dial test indicator) gemäß der
Erfindung;
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Figur 12 eine Aufsicht auf die Meßuhr, die in Figur 11 gezeigt ist; und
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Figur 13 eine Aufsicht auf die Meßuhr, die in den Figuren 11 und 12 gezeigt
ist, wenn die Kippeinrichtungen in einem rechten Winkel zu der
Position angeordnet sind, die in Figur 12 gezeigt ist.
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Die Figuren 1 bis 6 zeigen zwei runde Teile, die mit 10 und 12 in den Zeichnungen
numeriert sind, welche den gleichen Durchmesser haben, wobei das Teil 10 auf der
Oberseite des Teils 12 plaziert ist. Beide Teile haben jeweils in ihren Zentren Löcher
14 und 16. Der Durchmesser des Oberteils des Lochs 14 ist größer als der
Durchmesser des Lochs 16 und der Durchmesser des unteren Teils des Lochs 14.
Der obere Teil des Lochs 14 ist mit einem Gewinde versehen, wie klar in den
Figuren 4 bis 6 gezeigt wird, um mittels Verschrauben eine vertikale Stange zu
halten, die ein Instrument trägt, welches präzise auf eine bestimmte Richtung zu
ausgerichtet werden muß. Eine Buchse 18 wirkt als Begrenzer, der die Scheiben 10
und 12 im wesentlichen konzentrisch zueinander hält. Der äußere Durchmesser der
Buchse 18 ist etwas kleiner als der Durchmesser der Löcher 14 und 16, um das
Kippen der Scheibe 10, wie unten beschrieben, ohne merkliche Abweichung von der
konzentrischen Position zu gestatten. Eine Schraube 20 paßt in einen mit einem
Gewinde ausgestatteten Teil der Buchse 18 und ruht auf dem unteren Teil des
vergrößerten Loches 14. Eine Druckfeder 22 ist zwischen einer Stufe 19 am unteren
Ende der Buchse 18 und der Innenfläche 39 des Teils 12 angeordnet. Eine Feder 22
drückt die Teile 10 und 12 gegeneinander.
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Die Teile 10 und 12 haben jeweils Nuten 24 und 26 in der Nähe ihres Umfangs,
welche miteinander eine ringförmige, sich nach außen veijüngende
Schwalbenschwanz-Bahn 38 ausbilden.
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Der Keil 30 ist aus einem Ring hergestellt, der zum exakten Zusammenpassen mit
einem Abschnitt der ringförmigen Schwalbenschwanz-Bahn 38 ausgebildet ist. Der
Keil 30 hat durch sein Zentrum ein Loch 32, welches mit einem Gewinde versehen
ist, und die Schraube 34 paßt dort hinein. Wenn die Spitze der Schraube 34 nicht
vom Keil 30 hervorsteht, kann der Keil 30 frei um die Schwalbenschwanz-Bahn
herum laufen. Wenn die Schraube 34 weiter nach innen gedreht wird, beginnt die
Spitze 35 der Schraube 34 gegen die Wand 28 der Schwalbenschwanz-Nut 38 zu
drücken, wodurch sie den Keil 30 in eine Richtung nach außen zwingt. Dies
wiederum zwingt das Teil 10 in eine schräge Position relativ zum Teil 12. Der
Winkel zwischen den beiden Teilen 10 und 12 wird so durch die relative Position der
Schraube 34 in dem Keil 30 bestimmt.
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Die Richtung der Schräge des Teils 10 hängt von der Ausgangsposition des Keils
30 ab, bevor begonnen wurde, ihn durch die Schraube 34 nach außen zu drücken.
Wie in Figur 7 gezeigt, ist der Keil 30 in seiner Mitte ausgespart, um so
sicherzustellen, daß die Teile 10 und 12 auf den Enden 37 und 36 des Keils 30 ruhen. Dies
wird zur Beibehaltung eines stabilen und starren Kontakts zwischen den Teilen 10
und 12 durchgeführt.
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Das untere Teil 12 kann mittels mehreren, mit Gewinde versehenen Löchern 27 und
29 an seiner Unterseite an einer Basisplatte befestigt werden.
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Beim eigentlichen Gebrauch ist der erste Schritt zum Aufbau eines auszurichtenden
Instruments, wie z.B. einer Meßuhr, die Schraube 34 zu lösen, so daß der Keil 30
frei um die Schwalbenschwanz-Nut 38 herumlaufen kann. Dann wird der Keil 30 in
die gewünschte Rotationsposition gebracht und nachfolgend, wenn die Schraube 34
nach innen gedreht wird, kippt die obere Scheibe in die erwünschte Richtung relativ
zur unteren Scheibe 12.
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Die Figuren 8 und 9 zeigen eine alternative Ausgestaltung einer
Präzisionseinstellungseinheit 40 ähnlich der Einheit, die in den Figuren 5 und 6 dargestellt ist.
Die obere Scheibe 41 ist der Scheibe 10, die in Figur 5 gezeigt ist, ähnlich, mit der
Ausnahme, daß letztere eine anders ausgeformte Umfangs-Bahn 50 mit einer
halbrunden Nut 52 an ihrer Oberseite hat. Die untere Scheibe 42 hat eine vollständig
flache Oberfläche. Ein gebogener Hebel 43, detailliert in Figur 10 gezeigt, kann frei
in die Bahn 50 eintreten. Zwei kleine, mit runden Köpfen versehene Stifte 48 sind
ständig in den Hebel 43 eingedrückt. Runde Stifte 48 sollen verhindern, daß der
Hebel 43 aus der Bahn 50 fällt, und dienen gleichzeitig dazu, es dem Hebel 43 zu
erlauben, frei um die Achse der Scheiben 41 und 42 zu rotieren. Der Hebel 43 hat
einen abgebogenen Schenkel 44 mit einem mit einem Gewinde versehenen Loch 45,
in welches eine Schraube 46 passen kann.
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In der normalen, ungekippten Position berührt die Spitze der Schraube 46 nicht die
zylindrische Wand 47 der Scheibe 42. Wenn die Schraube 46 nach innen gedreht
wird, drückt der Hebel 43 eine Seite der Scheibe 41 nach oben und bringt, wie in
Figur 9 gezeigt, sie in eine schräge Position.
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Die Figuren 11 bis 13 zeigen verschiedene Einstellungen einer Meßuhr, die auf
einem Meßständer aufgebaut ist, der die Präzisionseinstellungseinheit verwendet, die
in den Figuren 5 und 6 gezeigt ist.
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Die Figuren 11 und 12 zeigen jeweils eine Seitenansicht und eine Aufsicht der
Präzisionseinstellung, wie sie mit einem vollständigen Meßuhraufbau 100 verwendet
wird, um Messungen mit einer Meßuhr 104 durchzuführen. Die runde
Präzisionseinstellungsbaugruppe 101, die mit einer Präzisionseinstellungssclrraube 111 versehen
ist, ist permanent auf einer Basisplatte 102 befestigt. Eine Stange 103 ist starr an der
oberen Platte der Präzisionseinstellungsbaugruppe 101 befestigt. Die mit einer
Meßspitze 107 und einer Uhr 108 ausgestatte Meßuhr (Meßzeiger) 104 ist einstellbar
auf einer im allgemeinen horizontalen Stange 105 befestigt, wobei letztere mittels
einer Schwenkklammer 106 mit der Stange 103 verklammert ist. Dieser Aufbau
erlaubt es, die Meßuhr ungefähr in die erwünschte Position zu bringen. Nachfolgend
wird die Meßspitze 107 der Meßuhr durch Verwendung der
Präzisionseinstellungsbaugruppe 101 in Kontakt mit der Oberfläche 110, die vermessen werden soll,
gebracht.
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Wie in Figur 11 gezeigt, ist der Meßzeiger 104 nahe an die Meßposition gebracht
worden. Wenn die Präzisionseinstellungsschraube 111 betätigt wird, kann die Stange
103 in Richtung der Pfeile 112 kippen, wodurch sich die Stange 105 und der
Meßzeiger 104 bewegen, wobei der Zeiger 104 näher an die zu vermessende
Oberfläche gebracht werden kann, bis der Kontakt der Spitze 107 an der Oberfläche
110 wie gewünscht hergestellt ist.
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Wenn eine Oberfläche 120, senkrecht zur Oberfläche 110, vermessen werden soll,
muß der Zeiger 104 um 90º zu der Position, wie sie in Figur 13 gezeigt, gedreht
werden. Eine Präzisionseinstellung des Meßzeigers 104 relativ zur Oberfläche 120
kann ohne das Bewegen der Basisplatte 102 erreicht werden, und zwar durch das
Drehen der Präzisionseinstellungsschraube 111 und des Keils in ihrer Ringbahn in
eine Position, wie sie in Figur 13 gezeigt ist, wo er ungefähr im rechten Winkel zur
Richtung der Bewegung ist, welche benötigt wird, um die Kontaktspitze 107 des
Meßzeigers 104 in die gewünschte Position zu bringen. Bei einer solchen Einstellung
wird die Betätigung der Feineinstellungsschraube 111 den Meßzeiger 104 in die
gewünschte Richtung auf die Oberfläche 120 zu bewegen.
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Da die Feineinstellungsschraube zusammen mit dem Keil in ihrer Ringbahn zu jeder
gewünschten Position gedreht werden kann, ist es auf diese Weise möglich, eine
Bewegungsrichtung für die Feineinstellung zu erhalten, die fast jedem Bedarf, der
auftreten kann, entspricht.