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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Variation der Federkennlinie einer Federparallelo- grammvorrichtung, welche zwei relativ zueinander bewegliche Bauteile reibungsfrei miteinander verbindet, insbesondere zur Verbindung des verschiebbaren Teiles eines Messgerätes mit dem zugehörigen Tastarm.
Mit Hilfe der erfindungsgemässen Anordnung ist es möglich, das Kraft-Wegverhältnis einer solchen Anordnung weitgehend zu verändern und es verschiedenen Anwendungsformen anzupassen.
Im allgemeinen besteht zwischen der auf eine Federanordnung wirkenden Kraft und dem resultieren- den Verschiebeweg ein annähernd proportionaler Zusammenhang. Ein solcher ist oftmals bei
Federanordnungen für den vorgesehenen Anwendungsfall unpasssend. Die Erfindung macht weitgehen- de Änderungen dieses Zusammenhanges möglich.
Ein spezielles Anwendungsgebiet der Erfindung sind Messgeräte, z. B. Längenmessgeräte.
Bei solchen Geräten ist in der Regel ein Tastarm zum Antasten des Messobjektes vorgesehen, der auf einem verschiebbaren Teil, z. B. einem Messwagen gelagert ist. Der Messwagen mit dem Tastarm ist entlang eines Massstabes verschiebbar. Der Tastarm trägt den an das Messobjekt anlegbaren Messfühler und eine dem Massstab zugeordnete Ableseeinheit. Für Präzisionsmessungen wird nun die Forderung gestellt, dass der vom Messwagen getragene Messfühler stets mit ein und derselben Kraft am Messobjekt anliegt, wobei die oftmals nur grob erfolgende Verstellung des Messwagens diese Kraft nicht beeinflussen soll. Um dies zu erreichen ist es bekannt, den Messwagen mit dem Tastarm über ein Federparallelogramm zu verbinden. Ein solches gewährleistet jedoch aus den eingangs erwähnten Gründen keine gleichbleibende Anlegekraft.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung sieht vor, dass an dem einen der relativ zueinander beweglichen Bauteile eine Rolle angebracht ist, welche unter Federkraft an zwei schneidenförmigen Gegenlagern, die am andern Bauteil angebracht sind, anliegt, wobei die Gegenlager in der neutralen Lage der Federparallelogrammanordnung beiderseits der Rollenachse liegen. Bei einer solchen Anordnung steigt die zum Auslenken der Parallelogrammfedern erforderliche Kraft mit zunehmender Auslenkung an, während die von der Rolle einer Auslenkung entgegenwirkende Kraft abnimmt. Dadurch wird es möglich, die Federkennlinie der gesamten Vorrichtung beliebig zu verändern. Insbesondere kann erreicht werden, dass schon bei einer nur geringen Auslenkung eine gewisse sprunghaft ansteigende Federkraft entgegengesetzt wird, welche bei weiteren Auslenkungen aus der neutralen Lage annähernd konstant bleibt.
Dieser Fall ist für Messgeräte von besonderer Bedeutung.
Gemäss einer Weiterbildung der Erfindung kann der Abstand zwischen den schneidenförmigen Gegenlagern einstellbar sein, wodurch ohne Veränderung der Federkräfte, d. h. Austausch der Federn, eine Veränderung der Federkennlinie vorgenommen werden kann.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen genauer erläutert. Es zeigen Fig. l eine vereinfachte Seitenansicht einer Längenmesseinrichtung, Fig. 2 Einzelheiten einer Anordnung zur Variation der Federkennlinie einer Federparallelogrammvorrichtung, Fig. 3 ein Kraft-Wegschaubild einer Anordnung nach Fig. 2 und Fig. 4 ein weiteres Kraft-Wegschaubild.
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Gleitschuhen auf der Führungsbahn --3a-- der Stange --3-- geführt.
Ein Zwischenglied --13-- ist über ein Parallelogramm aus Blattfedern --14-- reibungs- frei-verdrehungssicher, aber in Messrichtung beweglich - mit dem Messwagen --6-- verbunden.
Dieses Zwischenglied --13-- trägt einen Tastarm --15--, an dessen freiem Ende sich ein Messfühler --16-- befindet, und einen schlanken Mitnehmer --17--, an dessen freiem Ende sich eine Ableseeinheit einer photoelektrischen Messeinrichtung befindet. Die Ableseeinheit tastet eine im Hohlprofil --2-- geschützt angeordnete Inkrementalteilung ab.
Der Messwagen --6-- verfügt weiterhin über einen Antrieb (Handrad --22--). Durch den Antrieb --22-- zum Positionieren des Messwagens --6-- erfolgt das Antasten eines Werkstückes oder das Eichen mittels Endmassen bzw. das Nullsetzen der Messeinrichtung. Für diese Zwecke lassen sich sowohl der Tastarm --15-- als auch der Messfühler --16-- mittels bekannter Elemente einstellen.
Die in Fig. l sichtbaren Markierungen --6a, 6b und 13a-dienen zur ungefähren Angabe des Erreichens einer Messposition. Das reibungsfrei an Blattfedern --14-- aufgehängte Zwischen-
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für die Antastung einer unten liegenden bzw. oben liegenden Körperkontur. Die Kraft der Blattfe- dern-14-hält das Zwischenglied --13-- in einer neutralen Position, so dass der Index --13a-etwa in der Mitte zwischen den beiden Indizes --6a und 6b-- seine Ruheposition einnimmt. Bei Antastung einer Körperkontur muss mit Hilfe des Antriebes --22-- der Messwagen --6-- soweit bewegt werden, dass der Index --13a-- jeweils mit einem der Indizes --6a oder 6b-- annähernd koinzidiert.
Bei dieser angenäherten Übereinstimmung beider Markierungen --13a und 6a oder 6b-kann das Messergebnis bereits genau abgelesen werden. Eine exakte Koinzidenz ist nicht erforderlich, da der Messfühler --16-- innerhalb des durch eine Federkennlinie festgelegten Bereiches seine Position an der Körperkontur nicht mehr ändert. Das Zwischenglied --13-- - das die Ableseeinheit am Mitnehmer --17-- trägt - bewegt sich ebenfalls nicht innerhalb des Bereiches, der durch die Federkennlinie, wie sie in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist, bestimmt ist. Damit ändert sich auch nicht die Position der Ableseeinheit gegenüber der Inkrementalteilung, und das Messergebnis ist eindeutig und konstant.
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zu erkennen, die die Steifigkeit des Parallelogrammes der Federn --14-- beeinflussen.
Die in Fig. 2 dargestellte Anordnung dient zur Variation der Federkennlinie des Federparallelogrammes.
An dem den Messanschlag --16-- tragenden Zwischenglied --13-- sind zwei schneidenförmige Lager--24 und 25-- angebracht. Am Messwagen --6-- selbst ist eine Rolle --23-- über einen nicht näher bezeichneten Arm federbelastet angebracht. Von der Feder wird die Rolle --23-gegen die Schneiden --24 und 25-- gedrückt. Wenn nun das Zwischenglied --13-- gegenüber
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dem Messwagen --6-- wächst diese Rückstellkraft weitgehend linear an. Das bedeutet, dass auch die Kraft anwächst, mit der der mechanische Anschlag --16-- das Messobjekt berührt (herkömmliche positive Federkennlinie).
Durch den erfindungsgemässen Mechanismus (federbelastete Rolle, schneidenförmiges Gegenlager) wird nun eine Federkennlinie für den gezeigten Mechanismus erzeugt, die einen negativen Verlauf hat. Durch das Zusammenwirken der positiven Federkennlinie des Federparallelogrammes und der negativen Federkennlinie des oben genannten Mechanismus wird für die gesamte Anordnung eine resultierende Kennlinie hervorgebracht, die idealisiert in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist.
Ein Mechanismus wie in Fig. 2 dargestellt, kann zusätzlich bei fachgemässer unsymmetrischer Anordnung von Schneiden --24, 25-- und federbelastetem Rad --23-- das Eigengewicht der beweglichen Messwagenbauteile kompensieren.
Erfindungsgemäss ist also das Zwischenglied --13-- am Messwagen --6-- mittels einer Aufhängung gemäss Fig. 2 reibungsfrei in einer Weise so befestigt, dass beim Antasten einer unterhalb oder oberhalb des Messfühlers --16-- liegenden Körperkontur annähernd die gleiche Messkraft wirkt. Diese Messkraft ist weitgehend unabhängig von der Grösse der Relativbewegung zwischen Messwagen --6-- und Zwischenglied --13--, also weitgehend unabhängig von der Auslenkung des Blattfederparallelogrammes.
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