DE69726673T2

DE69726673T2 - Messuhr

Info

Publication number: DE69726673T2
Application number: DE69726673T
Authority: DE
Inventors: Shuuji Kawasaki-shi Hayashida; Shigeru Kawasaki-shi Ohshima; Seigo Kawasaki-shi Takahashi; Masamichi Kawasaki-shi Suzuki
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 1996-09-26
Filing date: 1997-09-26
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2017-09-27
Also published as: EP0833132B1; CN1177731A; CN1129771C; US5979069A; DE69726673D1; JPH10103901A; EP0833132A2; JP3290077B2; EP0833132A3

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßuhr, insbesondere eine Meßuhr, bei der die Anzahl der Bauteile und die Herstellungskosten verringert werden sollen.
Eine herkömmliche Meßuhr hat ein Gehäuse, das aufweist: einen zylindrischen Gehäusekörper, in dem ein Meßbolzen in axialer Richtung durch die äußere Umfangswand des Gehäusekörpers hindurch verschiebbar gelagert ist; ein vorderes Gehäuseteil, das auf der vorderen Seite des Gehäusekörpers angeordnet ist und eine digitale Anzeigevorrichtung zum Anzeigen eines Verschiebungsbetrags des Meßbolzens aufweist; und ein hinteres Gehäuseteil auf der Rückseite des Gehäusekörpers.
Die drei Gehäuseteile werden zunächst einzeln hergestellt. Beim Zusammenbauen werden das vordere Gehäuseteil und das hintere Gehäuseteil am Gehäusekörper zu dem Gehäuse zusammengebaut.
Bei der herkömmlichen Herstellung wird das Gehäuse aus drei Einzelteilen zusammengesetzt, dem Gehäusekörper, dem vorderen Gehäuseteil und dem hinteren Gehäuseteil, so daß es eine große Anzahl von Teilen aufweist und die Herstellung aufwendig ist. Ferner müssen wasser- und staubdichte Vorrichtungen zwischen dem Gehäusekörper und dem vorderen Gehäuseteil sowie zwischen dem Gehäusekörper und dem hinteren Gehäuseteil ausgebildet werden. Dieser aufwendige Aufbau ergibt mithin hohe Herstellungskosten.
Ein Beispiel einer bekannten Meßuhr weist einen elektrostatischen kapazitiven Kodierer (Meßumformer) auf.
Dabei sind eine erste Skala in einem Gehäuse zur Lagerung eines in axialer Richtung beweglichen Meßbolzens als Sensor zum Messen eines Verschiebungsbetrags des Meßbolzens und eine zweite Skala vor dem Meßbolzen gegenüber der ersten Skala ausgebildet. Als Maß für den relativen Hub der beiden Skalen wird die Änderung einer elektrostatischen Kapazität zwischen Elektroden gemessen, die in den beiden Skalen angeordnet sind.
Bei dem elektrostatischen kapazitiven Kodierer ist ein gleichförmiger Spalt zwischen der ersten und der zweiten Skala ausgebildet. Um eine hohe Genauigkeit zu erzielen und mit geringer Betriebsleistung für das Ein- und Ausgeben von Signalen auszukommen, wird jedoch ein schmaler Spalt angestrebt.
Bei herkömmlichen Verfahren zur Einstellung des Spalts sind eine hohe Genauigkeit und ein hoher Aufwand bei Bauteilen zur Halterung der beiden Skalen mit gleichförmigem Spalt erforderlich, was die Herstellungskosten erhöht.
Bei der bekannten Einrichtung zur Einstellung eines gleichförmigen Spalts zwischen den beiden Skalen ist eine Vielzahl von Vorsprüngen, die jeweils eine der Spaltbreite entsprechende Höhe haben, auf der einen der sich gegenüber liegenden Oberflächen der Skalen ausgebildet. Die keine Vorsprünge aufweisende Skala wird durch ein Blattfederteil einer frei tragenden Stützeinrichtung in Richtung auf die die Vorsprünge aufweisende Skala belastet. Die auf der Skala ausgebildeten Vorsprünge werden an der anderen Skala angelegt, um den gleichförmigen Spalt zwischen den beiden Skalen zu bilden.
Bei diesem Herstellungsverfahren sind Mittel zum Belasten der einen Skala in Richtung auf die andere Skala als das Blattfederteil der frei tragenden Stützeinrichtung ausgebildet, so daß die Skala in schräger Lage in Richtung auf die andere Skala belastet wird. Dies führt bei jedem Vorsprung zu einem anderen Berührungsdruck an der anderen Skala. Wenn die Skalen daher relativ zu einander bewegt werden, kann sich der Spalt zwischen den Skalen leicht ändern und das Ausmaß der Abnutzung bei den Vorsprüngen unterschiedlich sein, mit der Folge, daß der Spalt zwischen den Skalen nicht über längere Zeit gleichmäßig breit gehalten werden kann.
Die US 4 114 280 A offenbart eine Meßuhr mit einem Meßbolzen und einem Gehäuse, das einen zylindrischen Gehäusekörper aufweist, wobei der Meßbolzen durch die äußere Umfangswand des Gehäusekörpers hindurchgeführt und so gelagert ist, daß er in der Axialrichtung bewegbar ist, ein vorderes Gehäuseteil auf der Vorderseite des Gehäusekörpers vorgesehen ist und einen digitalen Indikator zum Anzeigen einer Verschiebung des Meßbolzens aufweist und ein hinterer Gehäuseteil auf der Rückseite des Gehäusekörpers vorgesehen ist, wobei die Verschiebung des Meßbolzens auf dem digitalen Indikator in direkt lesbaren Zahlen angezeigt wird.
Die US 3 370 478 A offenbart eine Meßuhr mit einem Meßbolzen, an dem sich ein Hebelarm radial nach außen erstreckt. Ein an diesem Arm befestigtes Kugelende ist in einem Kanal angeordnet, der an der Innenseite einer Führungsplatte ausgebildet ist, die an einem Lagerblock in einem Gehäuse 12 schwenkbar ist.
Die US 5 172 485 A offenbart eine kapazitive Linearverschiebungs-Meßvorrichtung mit in einer ersten und einer zweiten Skala angeordneten Elektroden.
Die Erfindung besteht in einer Meßuhr mit einem Meßbolzen und einem Gehäuse, das einen zylindrischen Gehäusekörper aufweist, wobei der Meßbolzen durch die äußere Umfangswand des Gehäusekörpers hindurchgeführt und so gelagert ist, daß er in der Axialrichtung bewegbar ist, ein vorderes Gehäuseteil auf der Vorderseite des Gehäusekörpers vorgesehen ist und einen digitalen Indikator zum Anzeigen einer Verschiebung des Meßbolzens aufweist und ein hinteres Gehäuseteil auf der Rückseite des Gehäusekörpers vorgesehen ist, wobei die Verschiebung des Meßbolzens auf dem digitalen Indikator in direkt lesbaren Zahlen angezeigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusekörper und das vordere Gehäuseteil gemeinsam unter Verwendung von Kunststoffen geformt sind und daß das hintere Gehäuseteil eine Verstärkungsplatte, die die Rückseite des Gehäusekörpers überspannt, und einen hinteren Deckel aufweist, der die Rückseite des Gehäusekörpers über der Verstärkungsplatte abdeckt, und daß die Verstärkungsplatte ein Führungsteil aufweist, das die Bewegung einer Schraube, die auf den Meßbolzen geschraubt ist, in der Axialrichtung führt, so daß die Drehung des Meßbolzens begrenzt ist.
Die erfindungsgemäße Meßuhr hat einen einfachen Aufbau, eine geringe Anzahl von Bauteilen und geringere Herstellungskosten, um die herkömmlichen Nachteile zu vermeiden.
Ferner wird bei der erfindungsgemäßen Meßuhr ein Spalt zwischen den Skalen über lange Zeit gleichförmig weit gehalten.
Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß die Verstärkungsplatte ein Federangriffsteil, das an einer den Meßbolzen in einer der Axialrichtungen belastenden Feder angreift, und einen Freigabearm aufweist, der durch eine Betätigung von außerhalb des Gehäusekörpers gedreht wird und die Verschiebung des Meßbolzens in der anderen der Axialrichtungen gegen die Kraft der Feder bewirkt.
Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Meßuhr werden der Gehäusekörper und das vordere Gehäuseteil unter Verwendung von Kunststoffen gemeinsam ausgebildet, so daß die Anzahl der Bauteile geringer und die Anzahl der Zusammenbauschritte kleiner als bei einem Aufbau ist, bei dem der Gehäusekörper, das vordere Gehäuseteil und das hintere Gehäuseteil einzeln hergestellt werden. Wasserdichte und staubdichte Einrichtungen brauchen nicht zwischen dem Gehäusekörper und dem vorderen Gehäuseteil ausgebildet zu werden, so daß der Aufbau des Gehäuses einfacher ist. Entsprechend geringer sind die Herstellungskosten.
Wenn der Gehäusekörper und das vordere Gehäuseteil gemeinsam aus thermoplastischem Kunststoff hergestellt werden, ist der hintere Teil des Gehäusekörpers, auf dem das vordere Gehäuseteil nicht ausgebildet ist, offen. Wenn die Verstärkungsplatte die Rückseite des Gehäuses, die nicht mit dem vorderen Gehäuseteil versehen ist, überspannt und der hintere Deckel die Rückseite des Gehäusekörpers über der Verstärkungsplatte abdeckt, wird der kreisförmige Rand der offenen Rückseite verstärkt, so daß der geradlinige Betrieb des Meßbolzens sichergestellt wird.
Vorzugsweise ist die Verstärkungsplatte und/oder der hintere Deckel aus Metall hergestellt.
Bei diesem Aufbau wird die Festigkeit des kreisförmigen Randes der offenen Rückseite des Gehäusekörpers weiter erhöht, so daß das geradlinige Betriebsverhalten des Meßbolzens mit höherer Genauigkeit eingehalten werden kann.
Ferner ist bei dem erfindungsgemäßen Aufbau das Führungsteil in der Verstärkungsplatte ausgebildet, um die Drehung des Meßbolzens zu steuern und die Bewegung des Meßbolzens in nur eine Axialrichtung zu führen, so daß zusätzliche Mittel zur Steuerung der Drehung des Meßbolzens nicht im Gehäusekörper ausgebildet zu werden brauchen, so daß die Herstellung der Bauteile und der Zusammenbau vereinfacht werden. Ferner sind das Federeingriffsteil, das in die Feder eingreift, die den Meßbolzen in der einen der beiden Axialrichtungen belastet, und der Freigabearm sowie das Führungsteil in der Verstärkungsplatte ausgebildet, so daß das Führungsteil, das Federeingriffsteil und der Freigabearm gleichzeitig ausgebildet werden, indem nur die Verstärkungsplatte des Gehäusekörpers angebracht wird, was den Zusammenbau vereinfacht.
Vorzugsweise ist der Gehäusekörper, der zusammen mit dem vorderen Gehäuseteil unter Verwendung der thermoplastischen Kunststoffe ausgebildet werden soll, so ausgebildet, daß er ein Lagerteil, in dem das eine Ende des Meßbolzens gelagert wird, und eine Buchse, die ein Lagerteil zur Lagerung des anderen Endes des Meßbolzens in dem Gehäusekörper aufweist, aufnimmt.
Bei diesem Aufbau werden bei der Ausbildung des Gehäusekörpers das Lagerteil, in dem das eine Ende des Meßbolzens gelagert wird, und die Buchse, in der das Lager für das andere Ende des Meßbolzens ausgebildet ist, in dem Gehäusekörper eingebettet, so daß der Einbau des Lagerteils und der Buchse im Gehäusekörper einfach ist.
Vorzugsweise enthält die Meßuhr ferner einen Kodierer, der eine erste Skala in dem Gehäuse und eine zweite Skala in dem Gehäuse auf der der ersten Skala abgekehrten Seite eines Spalts zwischen den Skalen aufweist und einen relativen Hub der beiden Skalen anhand der Änderung einer elektrostatischen Kapazität zwischen Elektroden mißt, die in den beiden Skalen angeordnet sind, ein Parallelbelastungsmittel zum Belasten der zweiten Skala in Richtung auf die erste Skala zur Einhaltung einer weitgehend parallelen Lage der beiden Skalen zueinander; und ein Spaltbildungsmittel auf irgendeiner der sich gegenüberliegenden Oberflächen der beiden Skalen zur Einhaltung eines gleichförmigen Spalts zwischen den beiden Skalen zur Anlage an der anderen gegenüberliegenden Oberfläche der ersten Skala oder der zweiten Skala.
Bei diesem Aufbau ergeben sich zusätzlich zu den erwähnten Vorteilen, wie der Verringerung der Bauteile und Herstellungskosten, die nachstehend geschilderten Vorteile.
Die zweite Skala wird in Richtung auf die erste Skala parallel belastet und durch das Spaltbildungsmittel an der ersten Skala angelegt, so daß der Berührungsdruck zwischen der ersten Skala und der zweiten Skala über die gesamten Oberflächen der Skalen gleichmäßig gehal ten werden kann. Der Spalt zwischen den Skalen wird daher durch den relativen Hub der beiden Skalen selten geändert, darüber hinaus tritt keine ungleichmäßige Abnutzung auf, so daß das Ausmaß der Abnutzung insgesamt verringert wird und der Spalt zwischen den Skalen über lange Zeit gleichmäßig bleibt.
Bei diesem Aufbau ist es ratsam, daß das Parallelandruckmittel ein erstes Blattfederteil, das ein Endteil einer Skalenplatte, die die zweite Skala aufweist, in Richtung auf die erste Skala belastet, und ein zweites Blattfederteil aufweist, das das andere Endteil der Skalenplatte in Richtung auf die erste Skala belastet.
Bei diesem Aufbau kann die Skalenplatte aufgrund der beiden Blattfederteile, die jedes Endteil der Skalenplatte belasten, parallel in Richtung auf die erste Skala belastet werden.
Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß das Parallelandruckmittel aufweist: ein Paar erste Blattfederteile, die parallel zueinander und in Axialrichtung des Meßbolzens angeordnet und an ihren Enden durch den Meßbolzen abgestützt sind, ein Verbindungsplattenteil, das ein Verbindungsglied zwischen den anderen Enden der beiden ersten Blattfederteile bildet und das eine Endteil der Skalenplatte abstützt, die die zweite Skala aufweist, und ein zweites Blattfederteil, das sich von dem Verbindungsplattenteil zum anderen Endteil der Skalenplatte erstreckt, um sich am anderen Endteil der Skalenplatte an deren äußerstem Ende anzulegen, und die das andere Ende der Skalenplatte in Richtung auf die erste Skala belastet, wobei das erste und das zweite Blattfederteil und das Verbindungsplattenteil aus einem Stück einer gebogenen Blattfeder geformt sind.
Bei diesem Aufbau sind das erste und das zweite Blattfederteil und das Verbindungsplattenteil durch Biegen eines Stücks einer Blattfeder ausgebildet, so daß sich eine kleinere Anzahl von Bauteilen und Zusammenbauschritte ergibt. Das Endteil der Skalenplatte wird durch die anderen Enden eines Paares erster Blattfederteile in Richtung auf die erste Skala belastet, und das andere Endteil der Skalenplatte wird durch die Extremität des zweiten Blattfederteils in Richtung auf die erste Skala belastet. Daher kann die Skalenplatte (d. h. die zweite Skala) in Richtung auf die erste Platte belastet werden, während die erste Skala parallel gehalten wird.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn das Spaltbildungsmittel eine dünne Folie ist, die eine gleichmäßige Dicke aufweist und eine elektrische Isolation bildet und an irgendeiner der sich gegenüber liegenden Oberflächen der ersten Skala und der zweiten Skala ausgebildet oder ein Band ist, das eine gleichmäßige Dicke hat und elektrisch isolierend ist und an irgendeiner der sich gegenüberliegenden Oberflächen der ersten Skala und der zweiten Skala angeklebt ist.
Bei diesem Aufbau ist die erste Skala oder die zweite Skala über die gesamte Oberfläche der dünnen Folie oder des Bandes mit der anderen Skala verbunden, so daß die Verformung und Abnutzung der dünnen Folie oder des Bandes nur gering sind und die Genauigkeit über lange Zeit erhalten bleibt. Insbesondere kann das Band auf einfache Weise nur durch Anbringung ausgebildet werden.
In den beiliegenden Zeichnungen stellen dar:
1 eine perspektivische Ansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
2 eine Rückansicht des Ausführungsbeispiels bei von der Rückseite entferntem Deckel,
3 den Querschnitt F3-F3 der 2,
4 eine perspektivische Explosionsansicht von 2 und 3,
5 eine Schaltbild eines kapazitiven Kodierers (Umformers) in dem Ausführungsbeispiel,
6 eine perspektivische Explosionsansicht eines Parallelbelastungsmittels in dem Ausführungsbeispiel,
7 eine Schnittansicht der Zustände einer ersten Skala und einer zweiten Skala unter Einwirkung des Parallelbelastungsmittels des Ausführungsbeispiels und
8 eine perspektivische Ansicht einer Verstärkungsplatte des Ausführungsbeispiels.
Nachstehend wird das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine perspektivische Ansicht des bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Meßuhr. 2 ist eine Rückansicht der Meßuhr bei von der Rückseite entferntem Deckel. 3 stellt die Schnittansicht F3-F3 der 2 dar, und 4 ist eine perspektivische Ex plosionsansicht der 2 und 3 (der Meßuhr, wenn der hintere Deckel entfernt ist).
Nach den Zeichnungen hat das Ausführungsbeispiel der Meßuhr einen Meßbolzen 1 und ein kurzes zylindrisches Gehäuse 10. Das Gehäuse 10 besteht aus einem zylindrischen Gehäusekörper 11, in dem der Meßbolzen 1 in Axialrichtung durch die äußere Umfangswand des Gehäusekörpers hindurch verschiebbar gelagert ist; einem vorderen Gehäuseteil 21, das auf der Vorderseite des Gehäusekörpers 11 angeordnet ist; und einem hinteren Gehäuseteil 31, das an der Rückseite des Gehäusekörpers 11 angeordnet ist.
Der Gehäusekörper 11 und das vordere Gehäuseteil 21 sind aus thermoplastischen Kunststoffen hergestellt, insbesondere gemeinsam im Spritzgußverfahren aus technischen thermoplastischen Kunststoffen. Das hintere Gehäuseteil 31 besteht aus einer aus Metall hergestellten Verstärkungsplatte 51, die die Rückseite des Gehäusekörpers 11 überspannt, und einem aus thermoplastischem Kunststoff (genauer gesagt, aus technischem Kunststoff) hergestellten hinteren Deckel 32, der die Rückseite des Gehäusekörpers 11 über der Verstärkungsplatte 51 abdeckt.
Der Meßbolzen 1 hat an seinem einen (oberen) Ende einen Anschlag 2 und an seinem anderen Ende einen Meßpunkt 3 zum Abtasten des Meßobjekts.
Im Gehäusekörper 11 sind ein Lagerteil 12, in dem das eine Ende (das obere Endteil) des Meßbolzens 1 auf seiner Umfangswand gelagert ist, und eine Buchse 14 mit eingebautem Lagerteil 13, in dem das andere Ende (das untere Endteil) des Meßbolzens 1 gelagert ist, gemein sam während des Spritzgießens aus dem technischen Kunststoff eingebettet. Eine das Ende des Meßbolzens 1 abdeckende Haube 15 sitzt auf dem Lagerteil 12. An der Innenseite der Umfangswand des Gehäusekörpers 11 sind mehrere Gewindehülsen 17, zur Befestigung der Verstärkungsplatte 51 mittels Schrauben 16, angeformt.
In einem mittleren Bereich der Vorderseite des vorderen Gehäuseteils 21 ist ein digitaler Indikator 22 vorgesehen, der eine Verschiebung des Meßbolzens 1 anzeigt. Über dem digitalen Indikator 22 ist ein Batteriegehäuse 23 ausgebildet. Unter dem digitalen Indikator 22 sind ein Null-Rückstellschalter 24 und ein Betriebs-Ein-Aus-Schalter 25 vorgesehen. An der Innenseite des vorderen Gehäuseteils 21 ist eine mit elektrischen Bauteilen versehene Platte 27 über eine Gummilage 26 mittels Schrauben 28 befestigt. Auf der mit elektrischen Bauteilen versehenen Platte 27 sind eine erste Skala S1 in Bewegungsrichtung des Meßbolzens 1 und ein elektrostatischer kapazitiver Kodierer 29 zur Anzeige des Verschiebungsbetrags des Meßbolzens 1 auf dem digitalen Indikator 22 in direkt lesbaren Zahlen anhand einer Änderung der Kapazität zwischen Elektroden, die auf der ersten Skala S1 und einer an dem Meßbolzen 1 angebrachten zweiten Skala S2 angeordnet sind, ausgebildet.
Ein möglicher Aufbau des elektrostatischen kapazitiven Kodierers 29 wird nachstehend anhand der 5 beschrieben. Auf der ersten Skala S1 sind mehrere erste Sendeelektroden 101 in Bewegungsrichtung des Meßbolzens in festen Abständen geradlinig ausgerichtet und eine erste Empfangselektrode 104 in der Ausrichtungsrichtung der ersten Sendeelektrode 101 ausgebildet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Elektrodeneinheit der Sendeelektrode 101 aus acht Elektroden gebildet. Eine Pulsmodulationsschaltung 106 erzeugt aus einem Taktpuls eines Oszillators 105 eine Sinusschwingung, die acht um 45° phasenverschobene Phasen aufweist. Die erzeugte Sinusschwingung wird der ersten Sendelektrode 101 zugeführt. Mit anderen Worten, die Teilung einer Einheit aus der ersten Sendeelektrode 101 ergibt eine der Teilung entsprechende Wellenlänge Wt1.
Auf der zweiten Skala S2 ist eine zweite Empfangselektrode 102, die vier Sendeelektroden 101 der ersten Skala S1 zugekehrt und mit die diesen kapazitiv gekoppelt ist, mit einer Teilung Pr2, die gleich der Sendewellenlänge Wt1 ist, geradlinig ausgerichtet. Ferner ist eine zweite Sendeelektrode 103 auf der Skala S2 elektrisch mit der zweiten Empfangselektrode 102 verbunden und kapazitiv mit der ersten Empfangselektrode 104 auf der ersten Skala S1 gekoppelt. Die erste Empfangselektrode 104 auf der ersten Skala S1 ist mit einer Meßschaltung 107 verbunden.
Wenn daher ein relativer Hub zwischen der ersten Skala S1 und der zweiten Skala S2 ausgeführt wird, wird die Phasenverschiebung eines Empfangssignals, die durch eine kapazitive Verbindung zwischen der ersten Sendeelektrode 101 und der zweiten Empfangselektrode 102 bei dem relativen Hub bewirkt wird, gemessen, wodurch die relative Verschiebung der ersten Skala S1 und der zweiten Skala S2 gemessen werden kann. In diesem Fall ist die erste Sendeelektrode 101 in acht Elektroden aufgeteilt, die eine Phasenverschiebung relativ zueinander von 45° haben, so daß die Lagemessung mit einer der Teilung Pr2 der zweiten, in acht Elektroden aufgeteilte Elektrode 102 entsprechenden Genauigkeit bewirkt wird.
Die zweite Skala S2 ist an dem Meßbolzen 1 innerhalb des Gehäuses 10 über ein Parallelbelastungsmittel 41 angebracht. Nach 6 besteht das Parallelbelastungsmittel 41 aus einer am Meßbolzen 1 mittels einer Schraube 42 angeschraubten Halterung 43; einer Parallelverschiebungsfeder 45, die aus einer Blattfeder gebildet ist, die an Enden der Halterung 43 mittels Schrauben 45 befestigt ist, und einer Skalenplatte 46, die in Richtung auf die erste Skala S1 verschoben wird, um eine nahezu parallele Lage zur ersten Skala S1 durch die Parallelverschiebungsfeder 45 einzuhalten, und die die zweite Skala S2 auf ihrer der ersten Skala S1 gegenüberliegenden Vorderseite aufweist.
Die Halterung 43 hat ihrerseits ein Federeingriffsteil 43A an ihrer einen Seite und ein gebogenes Teil 43B an ihrem anderen Ende.
Die Parallelverschiebungsfeder 45 besteht aus einem Paar erster Blattfederteile 45A, die an ihren (in der Zeichnung oberen) Enden mittels Schrauben 44 an der Halterung 43 befestigt sind, einem Verbindungsplattenteil 45B, das eine Verbindung zwischen den anderen (in der Zeichnung unteren) Enden der beiden Blattfederteile 45A bildet und ein (in der Zeichnung unteres) Endteil der Skalenplatte 46 abstützt, die die zweite Skala aufweist, und einem zweiten Blattfederteil 45C, das von einem mittleren Bereich des Verbindungsplattenteils 45B (zwischen den beiden ersten Blattfederteilen 45A schräg nach oben von den beiden ersten Blattfederteilen 45A weg und zurück zu den beiden ersten Blattfederteilen 45A gebogen ist, um an dem anderen (in der Zeichnung oberen) Endteil der Skalenplatte 46 angelegt zu werden, und endet dann in einem wieder von der Skalenplatte 46 weggebogenen Bogen. Wenn der Meßbolzen 1 noch nicht eingesetzt worden ist, ist ein Zwischenraum zwischen dem zweiten Blattfederteil 45C und der Halterung 43 kleiner als der Durchmesser des Meßbolzens 1.
Wie 7 zeigt, wird daher der Meßbolzen 1 zwischen dem zweiten Blattfederteil 45C und der Halterung 43. eingeführt und die Halterung 43 mittels der Schraube 42 am Meßbolzen 1 angeschraubt. Der Zwischenraum zwischen dem zweiten Blattfederteil 45C und der Halterung 43 ist kleiner als der Durchmesser des Meßbolzens 1, so daß die Parallelverschiebungsfeder 45 durch das zweite Blattfederteil 45C in Richtung auf die erste Skala S1 belastet wird. Dabei wird das (in der Zeichnung untere) Endteil der Skalenplatte 46 durch das andere (in der Zeichnung untere) Endteil in Richtung auf die erste Skala S1 belastet. Und das andere Endteil der Skalenplatte 46 wird durch das extreme Teil des zweiten Blattfederteils 45C in Richtung auf die erste Skala 51 belastet, so daß die Skalenplatte 46 die erste Skala S1 belastet und parallel hält. Mit anderen Worten, die zweite Skala S2 wird gegen die erste Skala S1 gedrückt, während sie die erste Skala S1 parallel hält.
Dabei wird eine dünne, gleichmäßig dicke Folie 47 auf der Oberfläche der zweiten Skala S2 als Spaltbildungsmittel zur Ausbildung eines gleichmäßigen Spalts G zwischen den beiden Skalen S1 und S2 an die erste Skala S1 angelegt. Die dünne Folie 47 besteht aus einem Material mit hoher Abriebfestigkeit, Gleitfähigkeit und elektrischer Isolierfähigkeit, zum Beispiel ein Polyesterband (Handelsname: Polyester-Tape Nr. 3965, hergestellt von der Sumitomo 3M TO.LTD.), und ist an der Oberfläche der zweiten Skala S2 angeklebt. Dadurch wird der Spalt G zwischen den beiden Skalen S1 und S2 auf eine gleichmäßige Weite (Dicke der dünnen Folie 47) eingestellt.
Wie 8 zeigt, sind auf beiden Seiten der Verstärkungsplatte 51 Ausnehmungen 52 zum Hindurchschrauben der Schrauben 16 ausgebildet. In der Verstärkungsplatte 51 ist ferner ein Führungsloch 53 als Führungsteil zur Begrenzung der Drehung des Meßbolzens 1 und zur beweglichen Führung des Meßbolzens 1 allein in Axialrichtung ausgebildet. Sodann sind ein Federangriffsteil 55 zum Angreifen an einer Feder 54, die den Meßbolzen 1 in eine der Axialrichtungen (in 2 nach unten) belastet, ein Freigabearm 56 und ein Plattenerdungsanschluß 57 vorgesehen.
Das Führungsloch 53 ist ein sich in Bewegungsrichtung des Meßbolzens 1 erstreckendes ovales Langloch, in dem der Kopf 42A der Schraube 42 verschiebbar gefangen ist. Der Freigabearm 56 ist mittels eines Stifts 56A an der Verstärkungsplatte 51 drehbar gelagert. An einem der freien Enden des Freigabearms 56 ist ein Anlageteil 56B zur Anlage an einem (nicht dargestellten) Freigabezapfen ausgebildet, der von außerhalb des Gehäuses 10 eingeführt wird, um den Freigabearm 56 um den Zapfen 56A zu drehen. An dem anderen freien Ende des Freigabearms 56 ist ein Eingriffteil 56C ausgebildet, das mit dem gebogenen Teil 43B in Eingriff kommt, wenn sich der Freigabearm 56 dreht, um die Halterung 43 sowie den Meßbolzen 1 gegen die Kraft der Feder 54 nach oben (in 2 gesehen) zu bewegen. Der Plattenerdungsanschluß 57 besteht aus elektrisch leitendem Material und kontaktiert die Platte 27 mit den elektrischen Bauteilen an ihrem äußersten Ende.
Bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau erfolgt das Zusammenbauen in folgenden Schritten. Wie 4 zeigt, wird das Parallelbelastungsmittel 41, nachdem die Plat to 27 mit den elektrischen Bauteilen im Gehäusekörper 11 und dem vorderen Gehäuseteil 21, die zuvor mit dem digitalen Indikator 22 versehen wurden, eingesetzt und mittels der Schraube 28 am vorderen Gehäuseteil 21 angeschraubt wurde, auf der Platte 27 mit den elektrischen Bauteilen angeordnet. Dabei wird die Parallel-Verschiebungsfeder 45 des Parallelbelastungsmittels 41 nicht verformt, so daß das Parallelbelastungsmittel 41 in horizontaler Lage, nicht schräg zur Platte 27 mit den elektrischen Bauteilen angeordnet ist. In dieser Lage – nachdem der Meßbolzen 1 durch das Lagerteil 12 hindurch zwischen dem zweiten Blattfederteil 45C und der Halterung 43 des Parallelbelastungsmittels 41 eingeführt wurde – wird die Halterung 43 mittels der Schraube 42 am Meßbolzen 1 angeschraubt.
Der Abstand zwischen dem zweiten Blattfederteil 45C und der Halterung ist kleiner als der Durchmesser des Meßbolzens 1 ausgebildet, so daß die Parallelverschiebungsfeder 45 durch das zweite Blattfederteil 45C in Richtung auf die erste Skala S1 belastet (gedrückt) wird. Daraufhin wird das Endteil des Skalenplatte 46 durch das Endteil (das untere Endteil in 7) der ersten Blattfeder 45A in Richtung auf die erste Skala S1 und das andere (in 7 obere) Endteil der Skalenplatte 46 durch das äußerste Ende des zweiten Blattfederteils 45C ebenfalls in Richtung auf die erste Skala S1 belastet, so daß die Skalenplatte 46 an die erste Skala S1 unter Parallelhaltung der ersten Skala S1 gedrückt wird. In diesem Zustand wird die dünne Folie 47 auf der Oberfläche der zweiten Skala S2 ausgebildet, so daß sichergestellt ist, daß der Spalt G zwischen der ersten Skala S1 und der zweiten Skala S2 eine gleichförmige Weite (entsprechend der Dicke der dünnen Folie 47) aufweist.
Als nächstes wird die Verstärkungsplatte 51 über den Gehäusekörper 11 gelegt und mittels der Schrauben 16 an den Gewindehülsen 17 angeschraubt. Daraufhin wird das freie Ende des Plattenerdungsanschlusses 57 mit der die elektrischen Bauteile aufweisenden Platte 27 kontaktiert und der Kopf 42A der Schraube 42 mit dem Führungsloch 53 in Eingriff gebracht. Der Meßbolzen 1 kann sich daher nur in Axialrichtung verschieben, ohne sich zu drehen, so daß die erste Skala S1 und die zweite Skala S2 in einander zugekehrter Lage einen relativen Hub ausführen. Schließlich wird die Rückseite des Gehäusekörpers 11 durch den Deckel 32 abgedeckt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel werden der Gehäusekörper 11 und das vordere Gehäuseteil 21 gemeinsam aus technischem thermoplastischem Kunststoff im Spritzgußverfahren hergestellt, so daß die Anzahl der Teile kleiner als die des Gehäuses 10 sein kann, das aus Einzelteilen, wie dem Gehäusekörper 11, dem vorderen Gehäuseteil 21 und dem hinteren Gehäuseteil 31, zusammengesetzt ist. Dementsprechend ist auch die Anzahl der Zusammenbauschritte geringer, so daß auch die Herstellungskosten geringer sind.
Beim Spritzgießen des Gehäusekörpers 11 und des vorderen Gehäuseteils 21 werden gleichzeitig das Lagerteil 12, in dem das eine Ende des Meßbolzens 1 gelagert ist, und die Buchse 14, die das Lagerteil 13 aufweist, in dem das andere Ende des Meßbolzens 1 gelagert ist, eingebettet, so daß der Einbau des Lagerteils 12 und der Buchse 14 im Gehäusekörper 11 einfacher ist.
Aufgrund der Verwendung von technischen, thermoplastischen Kunststoffen haben der Gehäusekörper 11 und das vordere Gehäuseteil 21 eine höhere Festigkeit, so daß sichergestellt ist, daß der Meßbolzen 1 seine geradlinige Form und Bewegung beibehält. Da sich ferner die Verstärkungsplatte über die rückseitige Öffnung des Gehäusekörpers 11 erstreckt und der Deckel 32 an der Rückseite angebracht wird, erhöht sich die Festigkeit des gesamten Gehäuses 10. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Verstärkungsplatte 51 aus Metall hergestellt ist, so daß die Festigkeit der seitlichen Öffnung des Gehäusekörpers 11 noch weiter erhöht wird, so daß die geradlinige Form und Bewegung des Meßbolzens 1 mit hoher Genauigkeit beibehalten wird.
Da die Verstärkungsplatte 51 mit dem Führungsloch 53, das die Drehung des Meßbolzens 1 begrenzt und den Meßbolzen 1 nur in seiner Axialrichtung führt, mit dem Federangriffsteil 55, das an der Feder 54 angreift, die den Meßbolzen 1 nur in einer der beiden Axialrichtungen belastet, mit dem Freigabearm 56 und dem Plattenerdungsanschluß 57 versehen ist, können das Führungsloch 53, der Federangriffsteil 55, der Freigabearm 56 und der Plattenerdungsanschluß 57 auf einfache Weise am Gehäusekörper 11 angebracht werden, weil nur die Verstärkungsplatte 51 angebracht zu werden braucht, so daß das Zusammenbauen vereinfacht wird. Die erste Skala S1 ist an der mit den elektrischen Bauteilen versehenen Platte 27 und die zweite Skala S2 durch das Parallelbelastungsmittel 41 am Meßbolzen 1 ausgebildet, so daß die zweite Skala S2 unter Parallelhaltung der ersten Skala S1 durch das Parallelbelastungsmittel 41 in Richtung auf die erste Skala S1 belastet beziehungsweise an diese gedrückt wird. Die zweite Skala S2 stellt sich daher nicht schräg zur ersten Skala S1, so daß der gleichförmige Spalt G zwischen den beiden Skalen S1 und S2 über eine lange Zeit beibehalten wird.
Das Parallelbelastungsmittel 41 ist aus einem Stück der gebogenen Blattfeder mit zwei Blattfederteilen 45A, die am Ende des Meßbolzens 1 abgestützt sind, dem Verbindungsplattenteil 45B, das die Verbindung zwischen den anderen Enden der beiden Blattfederteile 45A bildet und ein Endteil der Skalenplatte 46 abstützt, und dem zweiten Blattfederteil 45C ausgebildet, das sich vom Verbindungsplattenteil 45B zum anderen Endteil der Skalenplatte 46 erstreckt, so daß es sich am anderen Endteil der Skalenplatte 46 an dessen äußersten Ende anlegt und das andere Endteil der Skalenplatte 46 an die erste Skala S1 drückt. Dies ergibt ebenfalls eine geringere Anzahl von Bauteilen und vereinfacht das Zusammenbauen.
Die dünne, gleichmäßig dicke und elektrisch isolierende Folie 47 ist auf der Oberfläche der zweiten Skala S2 ausgebildet. Dadurch wird die zweite Skala S2 über die dünne Folie 47 an die erste Skala S1 gedrückt, wenn die zweite Skala S2 in Richtung auf die erste Skala S1 belastet wird, so daß der Spalt G zwischen der ersten Skala S1 und der zweiten Skala S2 eine genau definierte, gleichmäßige Weite (entsprechend der Dicke der dünnen Folie 47) aufweist. Darüber hinaus berührt die erste Skala S1 die gesamte Oberfläche der dünnen Folie 47, so daß die dünne Folie 47 sich nur geringfügig verformt und abnutzt und eine hohe Genauigkeit über lange Zeit sichergestellt ist.
Insbesondere da die dünne Folie 47 als Polyester-Band mit hoher Abriebfestigkeit, Gleitfähigkeit und elektrischer Isolationsfähigkeit an der Oberfläche der zweiten Skala S2 angeklebt ist, kann der Spalt G zwischen den beiden Skalen S1 und S2 gleichmäßig ausgebildet werden.
Beim Zusammenbauen wird – nachdem die Platte 27 mit den elektrischen Bauteilen im vorderen Gehäuseteil 21 und im Gehäusekörper 11, die einstöckig ausgebildet sind, angeordnet und festgeschraubt worden ist – das Parallelbelastungsmittel 41 auf der die elektrischen Bauteile aufweisenden Platte 27 angeordnet. Danach wird der Meßbolzen 1, durch das Lagerteil 12 hindurch, zwischen die Halterung 43 und das zweite Blattfederteil 45C des Parallelbelastungsmittels 41 eingeführt und an der Halterung 43 angeschraubt. Dann wird die Verstärkungsplatte 51 eingesetzt und am hinteren kreisförmigen Rand des Gehäusekörpers 11 angeschraubt, und dann wird der hintere Deckel 32 angebracht. Kurz gesagt, der Zusammenbau ist einfach, weil viele Teile vorher nur in der richtigen Reihenfolge angeordnet zu werden brauchen.
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Verstärkungsplatte 21 des hinteren Gehäuseteils 31 zwar aus Metall und der Deckel 32 aus Kunststoff (thermoplastischen technischem Kunststoff) hergestellt, doch kann die Verstärkungsplatte 51 auch aus Kunststoff (technischem Kunststoff) und der hintere Deckel 32 aus Metall hergestellt sein.
Das Parallelbelastungsmittel 41 ist zwar durch Verbiegen eines Teils der Blattfeder ausgebildet, doch kann es auch aus zwei Teilen der Blattfeder ausgebildet sein. Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung einer Blattfeder beschränkt, und das Parallelbelastungsmittel 41 kann aus elastischen Teilen, zum Beispiel aus mehreren Schraubenfedern und Gummi hergestellt sein.
Das Spaltbildungsmittel ist bei diesem Ausführungsbeispiel zwar ein Band (die dünne Folie 47), das an der Oberfläche der zweiten Skala S2 angeklebt ist, doch kann es auch aus mehreren Vorsprüngen bestehen. Das Spaltbildungsmittel ist nicht auf die Anbringung an der zweiten Skala S2 beschränkt, sondern kann auch an der ersten Skala S1 angebracht sein.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Verschiebung des Meßbolzens 1 zwar mittels des kapazitiven Kodierers 29 gemessen, doch kann auch eine andere Art von Kodierer, zum Beispiel ein optoelektrischer Kodierer oder ein elektromagnetischer Kodierer, anstelle des kapazitiven Kodierers 29 verwendet werden.
Bei der erfindungsgemäßen Meßuhr sind der Gehäusekörper und das vordere Gehäuseteil einstöckig aus thermoplastischem Kunststoff hergestellt, so daß der Aufbau einfach und die Anzahl der Bauteile sowie die Herstellungskosten geringer als bei einem mehrteiligen Aufbau sind.
Das Parallelbelastungsmittel belastet die zweite Skala S2 in Richtung auf die erste Skala S1, während die zweite Skala S2 die erste Skala S1 praktisch parallel hält, und das Spaltbildungsmittel bildet einen Spalt zwischen den beiden Skalen S1 und S2, indem es die eine der sich gegenüberliegenden Flächen der ersten Skala S1 und der zweiten Skala S2 mit der gegenüberliegenden Fläche der ersten Skala S1 oder der zweiten Skala S2 zur Anlage bringt. Dadurch kann die zweite Skala S2 in Richtung auf die erste Skala S1 belastet werden, um die parallele Lage der ersten Skala S1 beizubehalten und sie über das Spaltbildungsmittel an der zweiten Skala S2 zur Anlage zu bringen, so daß der Spalt zwischen den Skalen über lange Zeit gleichmäßig weit bleibt.

Claims

Meßuhr mit einem Meßbolzen (1) und einem Gehäuse (10), das einen zylindrischen Gehäusekörper (11) aufweist, wobei der Meßbolzen (1) durch die äußere Umfangswand des Gehäusekörpers (11) hindurchgeführt und so gelagert ist, daß er in der Axialrichtung bewegbar ist, ein vorderes Gehäuseteil (21) auf der Vorderseite des Gehäusekörpers (11) vorgesehen ist und einen digitalen Indikator (22) zum Anzeigen einer Verschiebung des Meßbolzens (1) aufweist und ein hinteres Gehäuseteil (31) auf der Rückseite des Gehäusekörpers (11) vorgesehen ist, wobei die Verschiebung des Meßbolzens (1) auf dem digitalen Indikator in direkt lesbaren Zahlen angezeigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusekörper (11) und das vordere Gehäuseteil (21) gemeinsam unter Verwendung von Kunststoffen geformt sind und daß das hintere Gehäuseteil (31) eine Verstärkungsplatte (51), die die Rückseite des Gehäusekörpers (11) überspannt, und einen hinteren Deckel (32) aufweist, der die Rückseite des Gehäusekörpers (11) über der Verstärkungsplatte (51) abdeckt, und daß die Verstärkungsplatte (51) ein Führungsteil (53) aufweist, das die Bewegung einer Schraube (42), die auf den Meßbolzen (1) geschraubt ist, in der Axialrichtung führt, so daß die Drehung des Meßbolzens (1) begrenzt ist.
Meßuhr nach Anspruch 1, bei der die Verstärkungsplatte (51) und/oder der hintere Deckel (32) aus Metall hergestellt sind.
Meßuhr nach Anspruch 1, bei der die Verstärkungsplatte (51) ein Federangriffsteil (55), das an einer den Meßbolzen (1) in einer der Axialrichtungen belastenden Feder (54) angreift, und einen Freigabearm (56) aufweist, der durch eine Betätigung von außerhalb des Gehäusekörpers (11) gedreht wird und die Verschiebung des Meßbolzens (1) in der anderen der Axialrichtungen gegen die Kraft der Feder (84) bewirkt.
Meßuhr nach Anspruch 1, bei der der Gehäusekörper (11) zur Aufnahme eines Lagerteils (12), in dem das eine Ende des Meßbolzens (1) gelagert ist, und einer Buchse (14) ausgebildet ist, die ein Lagerteil (13) aufweist, in dem das andere Ende des Meßbolzens (1) in dem Gehäusekörper (11) gelagert ist.
Meßuhr nach einem der vorstehenden Ansprüche, die ferner aufweist: einen Kodierer (29), der eine erste Skala (S1) in dem Gehäuse und eine zweite Skala (S2) in dem Meßbolzen (1) auf der der ersten Skala (S1) abgekehrten Seite eines zwischen den Skalen liegenden Spalts aufweist und einen relativen Hub der beiden Skalen (S1, S2) anhand der Änderung einer elektrostatischen Kapazität zwischen Elektroden, die in den beiden Skalen (S1, S2) angeordnet sind, mißt; ein Parallelbelastungsmittel (41) zum Belasten der zweiten Skala (S2) in Richtung auf die erste Skala (S1) zur Einhaltung einer weitgehend parallelen Lage der beiden Skalen (S1, S2) und ein Spaltbildungsmittel an irgendeiner der sich gegenüber liegenden Oberflächen der beiden Skalen (S1, S2) zur Einhaltung eines gleichförmigen Spalts zwischen der ersten Skala (S1) und der zweiten Skala (S2) zur Anlage an der anderen gegenüber liegenden Fläche der ersten Skala (S1) oder der zweiten Skala (S2).
Meßuhr nach Anspruch 5, bei der das Parallelbelastungsmittel (41) ein erstes Blattfederteil (45), das ein Endteil einer Skalenplatte, die die zweite Skala (S2) aufweist, in Richtung auf die erste Skala (S1) belastet, und ein zweites Blattfederteil aufweist, das das andere Endteil der Skalenplatte in Richtung auf die erste Skala belastet.
Meßuhr nach Anspruch 5, bei der das Parallelbelastungsmittel (41) aufweist: ein Paar erste Blattfederteile (45A), die parallel zueinander und in Axialrichtung des Meßbolzens (1) angeordnet und an ihren Enden durch den Meßbolzen (1) abgestützt sind, ein Verbindungsplattenteil (45B), das ein Verbindungsglied zwischen den anderen Enden der beiden ersten Blattfederteile (45A) bildet und das eine Endteil der Skalenplatte abstützt, die die zweite Skala (S2) aufweist, und ein zweites Blattfederteil (45C), das sich von dem Verbindungsplattenteil zum anderen Endteil der Skalenplatte erstreckt, um sich am anderen Endteil der Skalenplatte an deren äußerstem Ende anzulegen, und die das andere Ende der Skalenplatte in Richtung auf die erste Skala (S1) belastet, wobei das erste und das zweite Blattfederteil (45A, 45C) und das Verbindungsplattenteil (45B) aus einem Stück einer gebogenen Blattfeder geformt sind.
Meßuhr nach Anspruch 7, bei der das Spaltbildungsmittel eine dünne Folie (47) ist, die eine gleichmäßige Dicke aufweist und eine elektrische Isolation bildet und an irgendeiner der sich gegenüber liegenden Oberflächen der ersten Skala (S1) und der zweiten Skala (S2) ausgebildet ist.
Meßuhr nach Anspruch 8, bei der die dünne Folie (47) ein Band mit gleichmäßiger Dicke und elektrisch isolierend ist und an irgendeiner der sich gegenüber liegenden Oberflächen der ersten Skala (S1) und der zweiten Skala (S2) angeklebt ist.