Messgerät zur Messung von Abstandsdifferenzen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Messgerät zur Messung von Abstandsdifferenzen, bei welchem ein unter Federeinfluss stehender und um eine Axe drehbarer Tasthebel vorgesehen ist, dessen Kopfstück an der Oberfläche eines Werkstückes zum Anliegen gebracht wird und der über einen Übersetzungsme- chanismus das mit einer Skala zusammenwirkende Anzeigeorgan des Messgerätes verstellt, und bei wek chem ferner Mittel vorgesehen sind, um den Tasthebel in gegenüber dem Gehäuse des Messgerätes geneigte und wahlweise einstellbare Anfangsstellungen bringen zu können.
Der Zweck dieser einstellbaren Anfangsneigungen des Tasthebels besteht darin, beispielsweise bei der Messung von Höhendiffe- renzen das freie Kopfstück des Tasthebels unterhalb der unteren Begrenzung des Gehäuses des Messgerätes so weit vorstehen zu lassen, dass das Werkstück gegebenenfalls unterhalb des Messgerätes angeordnet oder vorbeibewegt werden kann. Kann anderseits das Werkstück seitlich neben der Stirnseite des Messgerätes angeordnet oder vorbeigeführt werden, so kann der Tasthebel bei der Messung von Höhendifferenzen sich praktisch horizontal, dl. h. in einer gegenüber dem Gehäuse des Messgerätes nicht ge neigten Anfangsstellung, erstrecken.
In bekannten Ausführungen von Messgeräten dieser Bauart hat nun das freie Kopfstück des Tasthebels die Form einer Kugel. Setzt man nun voraus, dass bei horizontaler Anfangsstellung des Tasthebels das Messgerät die richtigen Werte von Höhendifferenzen anzeigt, so müssen sich bei geneigter Anfangsstellung des Tasthebels fehlerhafte Anzeigen der ge messenen Höhendifferenzen ergeben, wobei der An zeigefehler ersichtlich rasch zunimmt, wenn die Neigung der Anfangsstellung des Tasthebels vergrössert wird.
Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung dieser Mängel, welche bisher bekannten Messgeräten anhaften. Demgemäss ist das Messgerät nach der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass Edlas Kopfstück des Tasthebels eine solchermassen gekrümmte Auflagefläche aufweist, dass unabhängig von der jeweiligen Anfangsstellung des Tasthebels die massgebende Distanz zwischen den am Tasthebel wirksamen Axen konstant ist.
Vorzugsweise ist dabei die Auflagefläche des Kopfstückes gemäss einer Kurve gekrümmt, welche durch Abrollen einer kreisrunden Scheibe auf einer ebenen Fläche entsteht, wenn man die Bahn eines auf dem Umfang der Scheibe befinfdllichren Punktes betrachtet, der während des Abrollens der Scheibe eine Strecke in Richtung der ebenen Fläche zurücklegt, die gleich ist der Hälfte der vorgegebenen Dicke des Kopfstückes des Tasthebels, und wenn ferner die Scheibe einen Radius hat, der gleich ist der erwähnten mass gebenden konstanten Distanz zwischen den am Tasthebel wirksamen Axen.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht der vorbekannten Bauart des Messgerätes mit kugelförmigem Kopfstück am Tasthebel, wobei sich der letztere in einer gegen über dem Gehäuse des Messgerätes nicht geneigten Anfangslage befindet,
Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Seitenansicht desselben vorbekannten Messgerätes, wobei sich aber der Tasthebel in einer geneigten Anfangslage befindet,
Fig. 3 eine Seitenansicht einer beispielsweisen Ausführungsform des Messgerätes gemäss der vorliegenden Erfindung, wobei der Tasthebel eine gegen über dem Gehäuse des Messgerätes geneigte Anfangslage einnimmt, während die Gehäuseform des Mess- gerätes gleich derjenigen nach Fig. 1 und 2 ist, Stirnseite des Messgerätes angeordnet und quer vor derselben vorbeigeführt.
Soll die Oberfläche 17 aber in der Längsrichtung des Gehäuses 10 des Messgerätes ausgemessen werden, so kann es erwünscht sein, dias Werkstück unbehindert unterhalb des Gehäuses 10 des Messgerätes anzuordnen und durchzufahren. Zu diesem Zweck muss dem Tasthebel 13 eine nach abwärts geneigte Anfangsstellung erteilt werden, wie dies die Fig. 2 andeutet. In einer solchen geneigten Stellung des Tasthebels 13 können aber lotrechte Höhendifferenzen nicht mehr dieselben Verschwenkungswinkel des Tasthebels erzeugen, wie wenn derselbe eine horizontale Anfangsstellung haben würde, denn in der geneigten Stellung des Tasthebels hat sich der horizontal gemessene Abstand zwischen der Axe 14 und dem Auflagepunkt des kugelförmigen Kopfstückes 16 auf der Oberfläche 17 verringert.
Die Folge davon ist, dass bei Anwendung der nach Fig. 2 geneigten Anfangsstellung des Tasthebels 13 eine mit einem systematischen Fehler behaftete Anzeige der gemessenen Höhendifferenz auftreten wird.
Dieser systematische Fehler kann nun gemäss der vorliegenden Erfindung bis etwa zu Neigungswinkeln des Tasthebels von beispielsweise 400 dadurch beseitigt werden, dass man gemäss Fig. 3 dem Kopfstück 18 des Tasthebels 13 eine solchermassen gekrümmte Auflagefläche gibt, dass unabhängig von der jeweiligen Anfangs stellung des Tasthebels die massgebende Distanz zwischen den am Tasthebel 13 wirksamen Axen konstant bleibt.
Das hierzu benötigte Profil des dann eiförmig gestalteten Kopfstückes 18 (Fig. 3) hängt einerseits vom gewünschten maximalen Durchmesser D des Kopfstückes (Fig. 5) und' anderseits von der erwähnten Distanz zwischen den am Tasthebel 13 wirksamen Axen ab, die in den Fig. 6 bis 9 horizontal zwischen dem Punkt A und dem Zentrum des linken Hebelendes 15, d. h. der Axe 14 (Fig. 3) zu messen ist.
Die Kurvenform des Kopfstückes 18 kann nach der aus Fig. 4 ersichtlichen Methode gewonnen werden.
Dort ist eine kreisrunde Stahlscheibe 20 angenommen, an deren Peripherie ein biegsames Band 21 konstanter Dicke befestigt ist. Das andere Ende des Bandes 21 ist seinerseits an die ebene Fläche eines geradlinigen Lineals 22 angedrückt und am Lineal gleichfalls befestigt. Die ganze Anordnung ist so zu treffen, dass das Band 21 stets gestreckt ist und die Scheibe 20 auf dem Band 21 längs des Lineals 22 nach unten abrollen kann. Beträgt nun beispielsweise die massgebende Horizontaldistanz zwischen dem jeweiligen Auflagepunkt A (Fig. 6 bis 9) und der Axe 14 (Fig. 3) 7,77 Millimeter, so ist der Radius der Scheibe 20 in Fig. 4 so zu wählen, dass dieser vermehrt um die Dicke des Bandes 21 ebenfalls 7,77 Millimeter wird. Ferner sei angenommen, dass die Dicke D des Kopfstückes (Fig. 5) 2,92 Millimeter betragen soll.
Wird nun die Scheibe 20 dem Lineal entlang nach unten gerollt, so wird die nach der Erfindung erforderliche Form der gekrümmten Auflagefläche des Kopfstückes des Tast
Fig. 4 die Art und Weise, in welcher das Profil der gekrümmten Auflagefläche des Kopfstückes des Tasthebels nach Fig. 3 bestimmt werden kann,
Fig. 5 das nach der Methode gemäss Fig. 4 erhaltene Profil der Auflagefläche des Kopfstückes des Tasthebels,
Fig. 6, 7, 8 und 9 verschiedene Anfangsstellungen des Tasthebels eines nach der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Messgerätes, wobei Fig. 6 den Tasthebel in einer nicht geneigten Lage und.
Fig. 7, 8, 9 den Tasthebel in unter Winkeln von 12, 24 resp. 360 geneigten Lagen veranschaulichen,
Fig. 10 eine Draufsicht auf die vorbekannte Bauart des Messgerätes gemäss Fig. 1 und 2 und
Fig. 11 eine der Fig. 10 entsprechende Seitenansicht, wobei die seitliche Deckplatte entfernt ist, um den Innenmechanismus erkennen zu lassen.
In den Zeichnungen bezeichnet 10 das Gehäuse des Messgerätes, 11 den Halter zur Befestigung des Messgerätes, 12 dessen Skalenscheibe und 13 den Taststift oder Tasthebel, der um eine Axe 14 drehund schwenkbar gelagert ist. Die Axe 14 kann durch einen Schraubendrehzapfen gebildet werden. Der Innenmechanismus des Messgerätes ist zwar nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung; doch möge erwähnt sein; dass gemäss Fig. 10 und 11 der Tasthebel 13 über eine Zahnratsche 1 mit einem Ubertragungshebel 2 in verstellbarer Weise gekuppelt ist, der seinerseits um die Axe 14 direhbar ist.
Der übertragungshebel 2 steht unter dem Einfluss einer Rückstellfeder 3 und überträgt seine jeweiligen Schwenkbewegungen mittels nicht näher veranschau- lichter Übertragungsglieder auf eine drehbare Spindel 4, die ihrerseits einen Zeiger 5 oder ein anderes Anzeigeorgan bewegt, so dass das Messresultat an einer Skala 12 abgelesen werden kann Die Skala 12 befindet sich unter einem gewölbten Glasdeckel 6, der in einem dosenförmigen, runden Aufbau 7 des Gehäuses 10 des Messgerätes befestigt ist. Bei festgestellter Zahnratsche 1 wird demnach jede betriebsmässig Auslenkung des Tasthebels 13 auf den Über- tragungshebel 2 weitergegeben, und dieser erzeugt eine dementsprechende Drehung des Zeigers 5.
Mittels der Zahnratsche 1 kann der Tasthebel 13 stufenweise gemäss der Zahnteilung der Ratsche 1 in verschiedene Anfangs stellungen geschwenkt werden, wobei zu diesem Zweck zuerst die Zahnratsche 1 gelöst und nach vollzogener Schwenkung des TasS hebels 13 wieder festgestellt wird.
Bei dem vorbekannten Messgerät nach den Fig. 1, 2 und 11 hat der Tasthebel 13 ein kugelförmiges Kopfstück 16, welches mit der Oberfläche 17 des zu prüfenden oder zu messenden Werkstückes in Berührung kommt. In der normalen Gebrauchslage erstreckt sich der Tasthebel 13 in der Längsrichtung des Gehäuses 10 und gleichzeitig näherungsweise parallel zur auszumessenden Oberfläche 17, wie dies die Fig. 1 veranschaulicht. Das Werkstück wird dann zwecks Ausmessung seiner Oberfläche 17 vor der hebels erhalten, wenn man einen Punkt X auf der Scheibe betrachtet und dessen Bahn verfolgt, wobei der Punkt X zu Beginn in der Linie des Lineals 22 liegt und während dem Abrollen der Scheibe 20 um eine Distanz lotrecht nach unten gefallen ist, die der Hälfte des Durchmessers D, d. h. also 1,46 Millimetern, gleich ist.
In der Fig. 5 ist die so erhaltene Kurve durch die dicke Linie 23 veranschaulicht.
Im übrigen ist beim beschriebenen Ausführungsbeispiel angenommen, dass die zur Verstellung der Anfangslage des Tasthebels 13 dienende Ratsche 15 (Fig. 10) 30 Zähne hat, so dass sich eine Zahnteilung von 120 ergibt und der Tasthebel 13 stufenweise in Intervallen von 120 verstellt werden kann. In Fig. 6 ist die normale und nicht geneigte Arbeitsstellung des Tasthebels 13 veranschaulicht, während die Fig. 7, 8, 9 um 12, 24 bzw. 360 nach unten geneigte Stellungen des Tasthebels zeigen und dartun, dass der Berührungspunkt A in allen vier dargestellten Ausgangslagen vom Zentrum der Ratsche 15, d. h. von der Axe 14 (Fig. 3), denselben horizontalen Abstand haben, der wie oben erwähnt, beispielsweise 7,77 Millimeter betragen möge.
Das Messgerät wird daher bei jeder der in den Fig. 6 bis 9 gezeigten Anfangsstellungen des Tasthebels 13 fehlerfreie Werte für die gemessenen Höhendifferenzen anzeigen.
Anstelle der Zahnratsche kann auch eine Reibungskupplung treten, sofern eine stufenlose Verstellung dfes Tasthebels 13 erreicht werden soll.