Mechanisches Fühlhebel-Messgerät
Die Erfindung betrifft mechanische Fühlhebel Messgeräte, d. h. Längenmessgeräte, bei denen der Messbolzenweg durch Hebel vergrössert auf eine Anzeigevorrichtung übertragen wird. Um bei diesen Geräten, die im weiteren auch als Feintaster bezeichnet werden, den Zeiger feinstellen zu können, ist erfindungsgemäss im Zuge der mechanischen Messwertübertragung ein Feinstellorgan vorgesehen, um unabhängig von der Beeinflussung des Messbolzens durch das Prüfstück und von der örtlichen Lage des Messgerätes dem Zeigergetriebe eine Verstellbewegung mitteilen zu können.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zum Zwecke der Feinstellbarkeit der Messbolzen teleskopartig verlängerbar und verkürzbar ausgebildet und besteht dazu aus einem äusseren und einem inneren Teil, wobei diese Teile zur gegenseitigen Verschiebung beider von einer Exzentervorrichtung quer durchsetzt werden. Die Exzentervorrichtung arbeitet gegen eine Gegendruckfeder, deren Federwiderstand erheblich grösser ist als die Messkraft.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Messbolzen mit einer von seinem inneren Ende ausgehenden, axialen Bohrung zur Aufnahme der Gegendruckfeder und eines Teleskopstiftes versehen, dessen äusseres Ende das mit dem Endteil des Zeigergetriebes zusammenwirkende Kopfstück trägt, und es ist im Messbolzen eine Exzenterwelle gelagert, die durch das Gehäuse voriugsweise zu dessen Vorderseite durchgeführt und mit einem Stellgriff versehen ist.
Mechanische Fühlhebel der hier betreffenden Art werden häufig mit sogenannten Toleranzzeigern versehen und es ist wünschenswert, eine Überschreitung des Toleranzbereiches elektrisch anzuzeigen.
Vorteilhaft werden mehrere Kontaktvorrichtungen für die elektrische Toleranzanzeige vorgesehen. Gemäss einer Ausführungsform ist dem Zeiger-Ubersetzungs- getriebe ein Getriebeelement nachgeschaltet, das die mit örtlichen, einstellbaren Gegenkontakten zusammenwirkenden Kontakte trägt; zweckmässig sind als Gegenkontakte Blattfedern vorgesehen, die an örtlich gelagerten, starren, feineinstellbaren Kontaktträgern befestigt sind, wobei die Kontaktblattfedern vorzugsweise unter einstellbarer Vorspannung gegen einen Anschlag am Kontaktträger anliegen, und die Kontaktträger sind vorzugsweise als schwenkbar gelagerte Hebel ausgebildet, die von einer Haltefeder in Berührung mit einer an der Aussenseite des Gehäuses zugänglichen Kontakt-Feinstellschraube gehalten werden.
Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zur elektrischen Anzeige zur Überschreitung des Toleranzfeldes neben dem üblichen Zeigergetriebe, d. h. zu diesem parallel geschaltet, ein unmittelbar vom Tastbolzen beeinflusstes Kontaktgetriebe vorgesehen, das aus einem Winkelhebel und einem Kontaktträgerhebel besteht, der mit örtlichen, einstellbaren, federnden Gegenkontakten zusammenwirkt.
Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele, aus der Zeichnung und den Ansprüchen. Es zeigen:
Fig. 1 als erstes Ausführungsbeispiel in Vorderansicht einen Längsschnitt nach II-II durch Fig. 2 durch den unteren Teil eines Fühlhebels,
Fig. 2 eine zu Fig. 1 um 90" versetzte Schnittansicht,
Fig. 3 einen Schnitt nach III-III durch Fig. 1,
Fig. 4 bei einem zweiten Ausführungsbeispiel, in Vorderansicht unter Weglassung des oberen Gehäuseteiles und des unteren Endes des Messbolzens, die Anordnung und Ausbildung der Mittel zum Verlängern bzw.
Verkürzen des Messbolzens,
Fig. 5 einen senkrechten Schnitt durch Fig. 4,
Fig. 6 eine Einzelheit der Fig. 5 nach einem Schnitt VI-VI durch diese,
Fig. 7 ein Beispiel für einen Feintaster mit elektrischer Anzeige für die Überschreitung eines Toleranzfeldes in Vorderansicht bei abgenommenem Zifferblatt und Zeiger in der Ruhestellung des Getriebes, wobei auf der Zeichnung eine kreisförmige Durchbrechung A angebracht ist, um hinter der Zeichenebene der übrigen Teile liegende Bauteile in sinnfälliger Weise sichtbar werden zu lassen,
Fig. 8 einen Schnitt nach VIII-VIII durch Fig. 7,
Fig. 9 eine Einzelheit zu Fig. 8 in Schnittansicht nach IX-IX durch Fig. 7,
Fig.
10 ein weiteres Beispiel für einen Feintaster mit elektrischer Anzeige für die Überschreitung eines Toleranzfeldes in Vorderansicht bei abgenommenem Zifferblatt und Zeiger, wobei zur Sichtbarmachung hinter der Zeichenebene gelegener Bauteile auf der Zeichnung ein Ausschnitt A in den Werkplatten angebracht ist,
Fig. 11 einen Schnitt nach XI-XI durch Fig. 10,
Fig. 12 eine Schnittabwicklung nach XII-XII durch Fig. 10.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 1-3) ist mit 110 das Fühlhebelgehäuse bezeichnet, mit 111 eine Führungshülse und mit 112 der Messbolzen. Er ist von seiner inneren Stirnfläche her mit einer axialen Bohrung 1 12a versehen, in die die Gegendruckfeder 113 eingelegt ist und in der ferner der Teleskopstift 114 gleitend geführt ist. Der Teleskopstift 114 trägt an seinem oberen Ende das Kopfstück 114a, das mit dem Endteil 115 des (im übrigen nicht gezeichneten) Zeigergetriebes zusammenwirkt. Nahe seinem oberen Ende ist der Messbolzen 112 mit der Lagerbohrung 112b zur Aufnahme der Exzenterwelle 116 versehen. Der an die Welle 116 angedrehte Exzenter ist mit 11 6a bezeichnet.
Er wirkt mit der Querbohnmg 11 4b durch den Teleskopstift zusammen, derart, dass durch Drehen der Welle 116 bei unter der Wirkung der Gegendruckfeder 113 kraftschlüssig aneinanderliegenden Teilen 114 und 116a der Teleskopstift 114 in den Messbolzen 112 hineingedrückt oder aus diesem herausgelassen wird.
Auf dem äusseren Ende der Exzenterwelle 116 ist ein Stellgriff 117 mit Zeigermarke 11 7a angebracht. Bei obenstehender Zeigermarke 1 17a befindet sich der Exzenter 11 6a in günstigster Stellung, d. h. so, dass Korrekturen der Messbolzenlänge nach oben und unten um gleiche Beträge möglich wären.
Am Glasrand 118 des Gehäuses, ebenso am Gehäuseteil 119 und an den Werkteilen 120 und 121 sind Schlitze l18a, 119a, 120a, 121a für den Schaft der Exzenterwelle 116 angebracht. Auf der Welle ist ferner die Scheibe 122 aufgesetzt; sie dient als Staubdichtscheibe und gleitet in einem dafür vorgesehenen, freien Raum zwischen den Gehäuseteilen 118 und 119.
Die beschriebene Anordnung hat den Vorteil, dass die Feinstellung direkt am Messbolzen vorgenommen werden kann und daher der Messbereich des Fühlhebels voll ausgenutzt werden kann. Das ist z. B. nicht möglich bei Nullstelleinrichtungen, bei welchen das Zifferblatt verdreht wird, sofern neuzeitliche Gehäuseformen Anwendung finden, bei welchen die Zifferblätter segmentförmig ausgeführt sind. Gegenüber einer bekannten Nullstelleinrichtung, bei welcher das Messwerk ganz oder teilweise gegenüber dem Gehäuse verlagert wird, hat die vorbeschriebene Einrichtung den Vorzug, dass Messwerk und Messbolzen ihre gegenseitige Stellung beibehalten und dadurch ein Versetzen zwischen dem Messbolzen und dem Endteil des Zeigergetriebes, d. h. eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses, vermieden wird.
Bei dem in den Fig. 4-6 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel bezeichnet wiederum 110 das Fühlhebelgehäuse und 111 die Führungshülse, während der Messbolzen mit 150 bezeichnet ist. An sein inneres Ende ist der Zapfen 1 50a angedreht; er dient dem Messbolzenkopfstück 151, das in seinem unteren Querteil 151a mit einer entsprechenden Bohrung 1 51b versehen ist, als Führung.
Im Kopfstück 151 ist zugleich die Lagerbohrung 151c für die Exzenterwelle 152 angebracht. Deren Exzenter 1 52a arbeitet mit der Querbohrung 150b im Messbolzenzapfen 1 50a zusammen, wobei beide Teile in kraftschlüssiger Anlage aneinander durch die Wölbfeder 153 gehalten werden. Die Verlängerung oder Verkürzung des Messbolzens erfolgt wiederum mittels eines auf der Welle 152 angebrachten Stellgriffes 154, und das Gehäuse ist an der Durchtrittsstelle der Exzenterwelle gleich ausgebildet wie das beim ersten Ausführungsbeispiel beschriebene.
Nachstehend wird nunmehr ein Ausführungsbeispiel (Fig. 7-9) für einen Feintaster mit elektrischer Anzeige für die Überschreitung eines Toleranzfeldes beschrieben.
Mit 310 ist das Gehäuse des Feintasters bezeichnet, mit 311 sein Tastbolzen, der in dem Tastbolzenkopf 311 a endet. An einer in die Unterseite des Tastbolzenkopfes eingesprengten Druckkugel 312 greift der kurze Arm 313a des Winkelhebels 313 an; sein langer Arm 31 3b wirkt mit dem Zahnsegment 320 zusammen, dessen Drehpunkt mit 321 bezeichnet ist. Das Zahnsegment 320 steht mit seinem (nicht gezeichneten) verzahnten Teil in Eingriff mit dem Zeigerritzel 322 auf der Zeigerwelle 323. Das Zeigerritzel 322 ist (Fig. 8) nach rückwärts zum Gehäuseboden verlängert; es greift durch eine Durchbrechung 324a in der rückwärtigen Werkplatte 324 des Zeigergetriebes durch, und die Zeigerwelle ist mit ihrem rückwärtigen Ende in der Brücke 325 gelagert.
Mit der rückwärtigen Verlängerung des Zeigerritzels 322 kämmt das Zahnsegment 326, dessen Welle mit 326a bezeichnet und teils in der rückwärtigen Werkplatte 324, teils in der Brücke 325 gelagert ist. Das Zahnsegment 326 trägt die Kontakthälften 328 und 329, die mit den Blattfedern 330 und 331 zusammenwirken. An einem kurzen, dem Verzahnungsteil 326b gegenüberliegenden Arm 326c greift seitlich an einer Rundung die etwa haarnadelförmig gebogene Blattfeder 327 an, die mit einem angeschnittenen Lappen 327a an der rückwärtigen Werk platte 324, gegen Drehung gesichert, befestigt ist. Die Feder 327, die mit Vorspannung eingebaut ist, hat die Aufgabe, die Zahnluft des gesamten Übersetzungsgetriebes zu beseitigen. An sich könnte auf der Zeigerwelle die übliche Spiralfeder zu diesem Zweck vorgesehen sein.
Vorteilhafter ist jedoch die Blattfeder 327, weil sie an dem kurzen Segmentarm 326c angreifend nur eine vergleichsweise kleine Winkelbewegung mitzumachen hat, daher vergleichsweise stabil ausgebildet werden kann und infolge der kleinen Durchbiegung über den ganzen Bereich ihrer Beanspruchung eine praktisch konstante Rückstellkraft liefert. Die Blattfedern 330 und 331, die übrigens in bekannter Weise mit Kontaktplättchen aus geeigneten Kontaktmetallen versehen sein könnten, sind bei 332 und 333 in isolierten Haltern eingespannt. 334 und 335 sind flexible Drahtanschlüsse; das die Kontakthälften 328 und 329 tragende Zahnsegment 326 ist mit Masse verbunden .
Mit 336 und 337 sind Kontaktträger bezeichnet; sie sind um Stifte 338 und 339 schwenkbar in der Rückwand 3 10a des Feintastergehäuses befestigt. Auf den Kontaktträgern 336 und 337 sind die Kontaktfedern 330 und 331 mit ihren Enden in geschlitzten Schraubenbuchsen 340 befestigt und an den gleichen Buchsen sind die Enden der flexiblen Zuleitungsdrähte 334 und 335 festgeklemmt. Die schwenkbaren Kontaktträger 336 und 337 haben Auflagerarme 336a und 337a für die Kontaktblattfedern 330 und 331. Die mit einstellbarer Vorspannung an den Kontaktträgern befestigten Blattfedern 330 und 331 legen sich gegen die Auflagerarme 336a und 337a, die sie um ein Stück weit überragen.
Es erhellt, dass der Kontaktdruck, der von den Kontaktblattfedern 330, 331 gegen das Zahnsegment 336 ausgeübt wird, stets der gleiche ist, in welcher Stellung sich ein Kontaktträger 336, 337 auch befinden mag.
Um die Kontaktträger 336, 337 einstellen zu können, sind am Feintastergehäuse 310 Feinstellschrauben 341 in geeigneten Gewindeführungen 310b angeordnet; am Schraubenende 341a liegen die Kontaktträger mit runden Anschlägen 336b, 337b, die an besonderen Armen angeordnet sind, an. Die Anlegekraft wird jeweils von einer Drahtfeder 342 geliefert, die sich einenends gegen das Gehäuse 310 abstützt, dann um die Kontaktträgernabe (bei 338 bzw. 339) geschlungen ist und mit ihrem anderen freien Ende sich hinter den Anschlag 336b bzw. 337b legt. Man erkennt, dass mittels der Feinstellschrauben 341 an den Kontaktträger 336 und 337 das Toleranzfeld nach Massgabe des (nicht dargestellten) Instrumentenzeigers eingestellt werden kann, wobei der Federwiderstand der Kontaktblattfedern 330, 331 unverändert bleibt.
Nachstehend wird noch ein zweites Ausführungsbeispiel für einen Feintaster mit elektrischer Anzeige der Überschreitung eines Toleranzfeldes beschrieben.
Das Gehäuse des Feintasters (Fig. 10-12) ist mit 410 bezeichnet, mit 411 der Tastbolzen, dessen Kopf mit 41 la. An der Unterseite des Tastbolzenkopfes 411a sind zwei Druckkugeln 412 und 413 eingesprengt, von denen die Kugel 412 mit dem Kontaktgetriebe Winkelhebel 414, die Kugel 413 mit dem Zeiger getriebe -Winkelhebel 415 zusammenarbeitet. Das Zeigergetriebe ist in bekannter Weise aufgebaut; der Winkelhebel 415 wirkt mit dem Zahnsegment 416 zusammen, das seinerseits mit dem Ritzel 417 auf der Zeigerwelle 418 in Eingriff steht. 419 bezeichnet den Zeiger.
Der Kontaktgetriebe-Winkelhebel 414, dessen Achse mit 420 bezeichnet ist, greift mit seinem langen Hebelarm 414a am Kontaktträgerhebel 421 an, und zwar an einem in diesen eingelassenen Lagersteinplättchen 422. Die Achse des Kontaktträgerhebels 421 ist mit 423 bezeichnet. Der Hebel besitzt etwa dem Angriffspunkt des Winkelhebelarmes 41 4a gegenüberliegend einen Anschlagstift 424, gegen den sich seitlich die Rückstellfeder 425 anlegt. Die Feder 425 ist ihrerseits mittels angeschnittenen Lappens 425a bei 426 auf der rückwärtigen Werkplatte 427 befestigt. Zwei weitere Arme des Kontaktträgerhebels 421 sind mit 421a und 421b bezeichnet; sie tragen Kontaktstifte 428 und 429, die durch Durchbrechungen 427a der Rückplatine durchgreifen und mit Kontaktblattfedern 430 und 431 an einstellbaren Haltern 432 und 433 zusammenarbeiten.
Die Blattfedern sind mit ihren rückwärtigen Enden in geschlitzte Stifte 434 (Fig. 12), die in den Haltern 432, 433 befestigt sind, eingespannt und mittels Schraubbuchsen 435 festgelegt. Die Stifte 434 und die Schraubbuchsen 435 dienen zusammen mit Klemmschrauben 436 zugleich zum Befestigen der Enden der flexiblen Zuführungsdrähte 437, 438. Die Halter 432 und 433 sind um Stifte 439 drehbar, die in die Rückwand 410a des Tastergehäuses eingelassen sind. An den Haltern 432, 433, sind Auflagerarme 432a, 433a vorgesehen, auf welchen die freien Enden der Blattfedern aufliegen. Die Kontaktblattfedern 430, 431 liegen mit Vorspannung auf dem Arm 432a, 433a auf.
Zum Einstellen der Halter 432, 433 dienen Feinstellschrauben 440, für die Gewindeführungen 410b am Tastergehäuse vorgesehen sind. Das Schraubenende 440a liegt an einem runden Anschlag 432b bzw. 433b des zugehörigen Halters an, unter der Wirkung der Haltefeder 441, die sich einenends gegen das Tastergehäuse, andernends gegen den Anschlag 432b bzw.
433b legt. Es erhellt, dass der Federwiderstand an den Blattfedern 430 und 431 gänzlich unabhängig von der Stellung ist, die der Halter 432 bzw. 433 von der Feinstellschraube 440 erhalten hat.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel liegen der Kontaktträgerhebel einerseits und die Blattfederkontakte 430, 431 anderseits in verschiedenen Ebenen.
Zur Vermeidung des daraus hervorgehenden Kippmoments könnten Hebel und Federn auch in der gleichen Ebene angeordnet werden.