DE10321900A1 - Vorrichtung zum Messen der Länge, der Dicke oder ähnlicher linearer Abmessungen eines Gegenstandes, insbesondere Schublehre mit verlängerter Führung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1; 101) zum Messen der Länge, der Dicke oder ähnlicher linearer Abmessungen eines Gegenstandes (2; 102), insbesondere Schublehre, mit einem einen ersten Meßschnabel (3; 103) aufweisenden Grundkörper (4; 104), an dem ein Schlitten (6; 106) mittels einer Längsführung (12; 112) bewegbar ist, der einen zweiten Meßschnabel (5; 105) aufweist, wobei der Grundkörper (4; 104) und der Schlitten (6; 106) eine Maßverkörperung (123) bzw. eine Auswerteeinrichtung zur Ermittlung des Meßwertes aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionen der Führungselemente (107; 108) der Längsführung (112) einen Abstand aufweisen, der groß genug ist, um insbesondere bei kleinen Abständen der beiden Meßschnäbel (3, 5; 103, 105) ein Verkippen des Schlittens (106) gegenüber dem Grundkörper (104) zu verhindern oder auf ein meßtechnisch unbedeutendes Maß zu reduzieren.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Länge, der Dicke oder ähnlicher linearer Abmessungen eines Gegenstandes, insbesondere eine Schublehre.
• Bei Längenmessungen mit Handmeßmitteln wie beispielsweise Schublehren, die auch als Schieblehren oder Meßschieber bezeichnet werden, treten Ungenauigkeiten auf, und zwar sowohl hinsichtlich des Meßwertes in Bezug auf das tatsächliche Maß selbst, als auch hinsichtlich der Reproduzierbarkeit von Meßwerten am selben Gegenstand, insbesondere bei Messung durch unterschiedliche Personen und deren individuell aufgebrachte Kraft beim Betätigen der Meßvorrichtung.
• Die Ursache für diese Ungenauigkeiten ist insbesondere die beim Anlegen der Meßmittel an dem zu vermessenden Gegenstand, bei einer Schublehre insbesondere der Meßschnäbel an dem zu vermessenden Gegenstand, als Reaktio auftretende Kraft. Diese Reaktio kann einerseits zu einer Verformung der Meßmittel führen, andererseits zu einer Verkippung des Meßschlittens gegenüber dem Grundkörper der Meßvorrichtung.
• Die Verformung der Meßmittel kann durch entsprechende konstruktive Versteifung weitgehend verhindert werden. Die Verkippung ist demgegenüber schwieriger zu vermeiden, insbesondere bei Meßvorrichtungen, bei denen die manuell eingeleitete Kraft und die Reaktio zu einem resultierenden Drehmoment auf den Schlitten führen.
• Der Erfindung liegt das Problem zugrunde eine Vorrichtung bereitzustellen, insbesondere eine Schublehre, welche die Nachteile des Standes der Technik überwindet und insbesondere eine möglichst genaue Messung gewährleistet und dennoch einfach zu bedienen und robust ist.
• Das Problem ist durch die in den unabhängigen Ansprüchen bestimmte Vorrichtung gelöst. Besondere Ausführungsarten der Erfindung sind in den Unteransprüchen bestimmt.
• Das Problem ist bei einer Vorrichtung zum Messen der Länge, der Dicke oder ähnlicher linearer Abmessungen eines Gegenstandes, insbesondere bei einer Schublehre, mit einem einen ersten Meßschnabel aufweisenden Grundkörper, an dem ein Schlitten mittels einer Längsführung bewegbar ist, der einen zweiten Meßschnabel aufweist, wobei der Grundkörper und der Schlitten eine Maßverkörperung bzw. eine Auswerteeinrichtung zur Ermittlung des Meßwertes aufweisen, dadurch gelöst, daß die Positionen der Führungselemente der Längsführung einen Abstand aufweisen, der groß genug ist, um insbesondere bei kleinen Abständen der beiden Meßschnäbel ein Verkippen des Schlittens gegenüber dem Grundkörper zu verhindern oder auf ein meßtechnisch unbedeutendes Maß zu reduzieren.
• Durch den gegenüber dem Stand der Technik vergrößerten Abstand der Positionen der Führungselemente ist insbesondere bei kleinen Abmessungen des Gegenstandes die Meßgenauigkeit deutlich erhöht. Gerade bei kleinen Abmessungen ist der durch ein Verkippen des Schlittens gegenüber dem Grundkörper auftretende Meßfehler relativ hoch.
• Der genaue Abstand der Positionen der Führungselemente ist letztlich durch die vorgegebene erforderliche Meßgenauigkeit der Vorrichtung bestimmt.
• In einer besonderen Ausführungsart der Erfindung weisen die Positionen der Führungselemente der Längsführung einen Abstands auf, der größer ist als die Erstreckung des Schlittens in Bewegungsrichtung. Demgegenüber sind beim Stand der Technik die Führungselemente innerhalb des Schlittens angeordnet, so daß deren Abstand jedenfalls geringer ist als die Erstreckung des Schlittens in Bewegungsrichtung. Vorzugsweise beträgt der Abstand der Positionen der Führungselemente ein Vielfaches, mindestens das Zweifache, der Erstreckung des Schlittens in Bewegungsrichtung.
• In einer besonderen Ausführungsart der Erfindung ist ein erstes Führungselement an einer ersten Position nahe dem Ende des Schlittens angeordnet, das dem ersten Meßschnabel des Grundkörpers zugewandt ist. Ein zweites Führungselement ist an einer zweiten Position nahe oder an dem Ende des Grundkörpers angeordnet, das dem ersten Meßschnabel fernliegt. Der Abstand der Positionen der Führungselemente entspricht dadurch annähernd der Erstreckung der Vorrichtung in Bewegungsrichtung, so daß eine optimale Führung mit minimaler Verkippung insbesondere bei geringer Öffnungsweite der Vorrichtung gewährleistet ist.
• Vorzugsweise ist jedes Führungselement durch ein Paar Gleitstücke gebildet, die auf einander gegenüberliegenden Seiten einer Führungsstange oder Führungsnut angeordnet sind. Mindestens eines der Gleitstücke von jedem Paar ist dabei federkraftbelastet in Anlage an dem zugehörigen Führungselement gehalten. Die Federkraft ist vorzugsweise einstellbar oder nachstellbar. Als Werkstoffe für die Kombination von Gleitstück und Führungselement kommen insbesondere solche Werkstoffe in Betracht, die einen geringen Gleitreibungskoeffizienten und vorzugsweise auch einen geringen Unterschied von Gleitreibungskoeffizienten und Haftreibungskoeffizienten aufweisen. Dadurch wir bei geringem Führungsspiel eine leichte Bewegbarkeit und eine gute Reproduzierbarkeit der ermittelten Meßwerte gewährleistet.
• In einer besonderen Ausführungsart der Erfindung ist eine mit dem Schlitten verbundene oder einstückig von dem Schlitten ausgebildete Führungsstange in einer Führungsschiene des Grundkörpers geführt, die eine zugehörige Führungsnut ausbildet. Der Schlitten bildet eine Durchgangsöffnung, durch welche die Führungsschiene hindurchtritt. Vorzugsweise weist die Führungsstange im Querschnitt ein Vieleckprofil auf, insbesondere ist die Führungsstange im Querschnitt im wesentlichen rhombenförmig, wodurch eine präzisierte Längsführung gewährleistet ist.
• Die vorzugsweise an dem Grundkörper festgelegte Maßverkörperung ist in einer besondere Ausführungsart der Erfindung thermisch entkoppelt von dem Schlitten. Dadurch wird die Wärmeeinleitung in die für die Meßwertermittlung relevanten Teile der Vorrichtung aufgrund der manuellen Betätigung der Vorrichtung deutlich herabgesetzt und die diesbezügliche Fehlerquelle ausgeschaltet. Vorzugsweise ist die Maßverkörperung unter Zwischenlage eines Verbindungselementes an dem Grundkörper festgelegt, wobei das Verbindungselement einen geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist und/oder eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Dadurch ist eine hohe Meßgenauigkeit selbst bei Temperaturänderungen des Grundkörpers gewährleistet, da die Maßverkörperung von dem Grundkörper weitgehend thermisch entkoppelt ist.
• Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
• 1 zeigt eine gattungsgemäße Vorrichtung,
• 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Vorrichtung der 1 im Bereich der beiden Meßschnäbel,
• 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, teilweise in der Draufsicht und teilweise im Schnitt,
• 4 zeigt einen Schnitt A-A durch die Vorrichtung der 3,
• 5 zeigt eine Vergrößerung des Ausschnittes V der 4, und
• 6 zeigt einen Schnitt B-B durch die erfindungsgemäße Vorrichtung der 3 im Bereich des ersten Führungselements.
• Die 1 zeigt eine gattungsgemäße Vorrichtung 1 zur Messung der Länge, der Dicke oder ähnlicher linearer Abmessungen eines Gegenstandes 2, insbesondere eine Schublehre. Die Vorrichtung 1 weist einen, einen ersten Meßschnabel 3 aufweisenden Grundkörper 4 auf, an dem ein Schlitten 6 mittels einer in der 1 nicht sichtbaren Längsführung bewegbar ist.
• Der Schlitten 6 weist einen zweiten Meßschnabel 5 auf, wobei im unbelasteten Zustand die beiden Meßschnäbel 3, 5 in vorgebbarer Weise zueinander ausgerichtet sind, im dargestellten Ausführungsbeispiel parallel zueinander ausgerichtet sind.
• Die 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Vorrichtung 1 der 1 im Bereich der beiden Meßschnäbel 3, 5. Beim In-Anlage-Bringen der beiden Meßschnäbel 3, 5 an dem zu vermessenden Gegenstand 2, im dargestellten Ausführungsbeispiel ein kreiszylindrischer Stift, dessen Außendurchmesser gemessen werden soll, kommt es zu Meßungenauigkeiten aufgrund von verschiedenen Effekten. Einerseits kann es zu einer Verformung der Meßschnäbel 3, 5 kommen, wie dies in der 2 schematisch durch die Kontur 3' des ersten Meßschnabels 3 bzw. durch die Kontur 5' des zweiten Meßschnabels 5 dargestellt ist. Diese Verformung kann durch konstruktive und/oder werkstoffmäßige Versteifung der Meßschnäbel 3, 5 weitgehend verhindert werden.
• Eine weitere Ursache für Meßungenauigkeiten ist ein Verkippen des Schlittens 6, was in der 2 strichpunktiert mit der Kontur 6' angedeutet ist. Da der erste Meßschnabel 3 starr mit dem Grundkörper 4 verbunden ist oder sogar einstückig mit diesem ausgebildet ist, führt das Verkippen des Schlittens 6 insbesondere zu einem Verkippen des zweiten Meßschnabels 5, was in der 2 gestrichelt mit der Kontur 5'' angedeutet ist. Der Schlitten 6 ist mittels einer Betätigungsnase 10 entlang dem Grundkörper 4 verschiebbar.
• Die 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 101, teilweise in der Draufsicht und teilweise im Schnitt. Die Positionen der beiden die Längsführung 112 bildenden Führungselemente 107, 108 weisen einen Abstand auf, der groß genug ist, um insbesondere bei geringer Öffnung der beiden Meßschnäbel 103, 105 ein Verkippen des Schlittens 106 gegenüber dem Grundkörper 104 zu verhindern oder auf ein meßtechnisch unbedeutendes Maß zu reduzieren. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Abstand der beiden Führungselemente 107, 108 im wesentlichen entsprechend der Erstreckung der Vorrichtung 101. Dadurch ist eine optimale Führung des Schlittens 106 auf dem Grundkörper 104 gewährleistet und insbesondere bei kleinen Abmessungen des Gegenstandes 102 der durch Verkippen des Schlittens 106 gegenüber dem Grundkörper 104 auftretende relative Meßfehler minimiert.
• Wie aus dem im Schnitt dargestellten Bereich der Vorrichtung 101 in der linken Bildhälfte der 3 erkennbar, ist ein erstes Führungselement 113 an einer ersten Position nahe dem Ende des Schlittens 106 angeordnet, das dem ersten Meßschnabel 103 des Grundkörpers 104 zugewandt ist. Das erste Führungselement 107 ist an einer mit dem Schlitten 106 verbundenen Führungsstange 111 angeordnet, im dargestellten Ausführungsbeispiel mittels einer an der Führungsstange 111 festgelegten Halteeinrichtung 114. Das erste Führungselement 107 weist ein erstes Gleitstück 113 auf, das mittels eines ersten kraftspeichernden Elements 118 federkraftbelastet in Anlage an einer von dem Grundkörper 104 ausgebildeten Führungsnut 117 für die Führungsstange 111 gehalten ist.
• Auf der in Bezug auf die Längsachse der Führungsstange gegenüberliegenden Seite ist an der Halteeinrichtung 114 ein erstes weiteres Gleitstück 115 angeordnet, das sich ebenfalls an der Führungsnut 117 des Grundkörpers 104 abstützt. Das manuelle Betätigen der Vorrichtung 101 durch das Verschieben des Schlittens 106 erfolgt an der Position eines von dem Meßschlitten 106 ausgebildeten Betätigungselementes 110, vorzugsweise mit dem Daumen einer Bedienperson.
• An dem von dem ersten Meßschnabel 103 entfernten Ende ist an dem Grundkörper 104 eine zweite Halteeinrichtung 116 für die Aufnahme eines zweiten Gleitstückes 119 angeordnet, das mittels eines zweiten kraftspeichernden Elements 120 in Anlage an der Führungsstange 111 des Schlittens 106 gehalten ist. Die Führungsstange 111 wird dadurch auch in Anlage an ein zweites weiteres Gleitstück 121 des zweiten Führungselements 108 gehalten. Während die Gleitstücke 113, 117 des ersten Führungselementes 107 aus einer Metallegierung gebildet sein können, beispielsweise Bronze, sind die Gleitstücke 119 , 121 des zweiten Führungselements 108 mit einer Kunststoffauflage versehen, die einen besonderes geringen Gleitreibungskoeffizienten zu der Führungsstange 111 bilden.
• Die Anpresskraft des ersten kraftspeichernden Elements 118 und/oder des zweiten kraftspeichernden Elements 120 ist einstellbar und/oder nachstellbar.
• Die 4 zeigt einen Schnitt A-A durch die Vorrichtung 101 der 3.
• Der Querschnitt der Führungsstange 111 des Schlittens 106 ist langgestreckt sechseckförmig und ist mit seiner Doppel-V-Form in der entsprechend ausgeformten Führungsnut 117 der Führungsschiene 122 des Grundkörpers 104 geführt.
• Die 5 zeigt eine Vergrößerung des Ausschnittes V der 4.
• Die Maßverkörperung 123, bei der es sich insbesondere um einen optisch, kapazitiv, induktiv oder auf sonstige Weise elektronisch auslesbaren Präzisionsmaßstab handelt, ist dabei unter Zwischenlage eines Verbindungselementes 124 an der Führungsschiene 122 festgelegt.
• Das Verbindungselement 124 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einer Metallegierung hergestellt, die einen besonders geringen und bereichsweise sogar verschwindenden linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, beispielsweise aus einer sogenannten INVAR-Legierung. Dadurch ist selbst bei einer Verformung der Führungsschiene 122 aufgrund einer Temperaturerhöhung die Lage und Erstreckung der Maßverkörperung 123 vernachlässigbar.
• Die 6 zeigt einen Querschnitt B-B durch die erfindungsgemäße Vorrichtung 101 der 3 im Bereich des ersten Führungselements 107 bzw. des zweiten Meßschnabels 105. Der Schlitten 106 weist eine Durchgangsöffnung 125 auf, durch welche die Führungsschiene 122 des Grundkörpers 104 hindurchtritt. Die Führungsstange 111 ist fest mit dem Schlitten 106 verbunden und kann auch als Tiefenmaß der erfindungsgemäßen Vorrichtung 101 verwendet werden. Wie insbesondere auch in der 6 ersichtlich, ist die Maßverkörperung 123 innenliegend angeordnet, und daher optimal vor störenden äußeren Einflüssen wie beispielsweise Wärme, Feuchtigkeit, Abrieb, Schmutz, Wasserdampf, Stöße und dgl. geschützt.

Claims (12)

1. Vorrichtung (1; 101) zum Messen der Länge, der Dicke oder ähnlicher linearer Abmessungen eines Gegenstandes (2; 102), insbesondere Schublehre, mit einem einen ersten Meßschnabel (3; 103) aufweisenden Grundkörper (4; 104), an dem ein Schlitten (6; 106) mittels einer Längsführung (12; 112) bewegbar ist, der einen zweiten Meßschnabel (5; 105) aufweist, wobei der Grundkörper (4; 104) und der Schlitten (6; 106) eine Maßverkörperung (123) bzw. eine Auswerteeinrichtung zur Ermittlung des Meßwertes aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionen der Führungselemente (107; 108) der Längsführung (112) einen Abstand aufweisen, der groß genug ist, um insbesondere bei kleinen Abständen der beiden Meßschnäbel (3, 5; 103, 105) ein Verkippen des Schlittens (106) gegenüber dem Grundkörper (104) zu verhindern oder auf ein meßtechnisch unbedeutendes Maß zu reduzieren.
2. Vorrichtung (1; 101) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionen der Führungselemente (107; 108) der Längsführung (112) einen Abstand aufweisen, der größer ist als die Erstreckung des Schlittens (6; 106) in Bewegungsrichtung.
3. Vorrichtung (1; 101) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Führungselement (107) an einer ersten Position nahe oder an dem Ende des Schlittens (6; 106) angeordnet ist, das dem ersten Meßschnabel (3; 103) des Grundkörpers (4; 104) zugewandt ist.
4. Vorrichtung (1; 101) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Führungselement (107) an einer mit dem Schlitten (6; 106) verbundenen oder einstückig von dem Schlitten (6; 106) ausgebildeten Führungsstange (111) angeordnet ist.
5. Vorrichtung (1; 101) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Führungselement (107) ein erstes Gleitstück (113) aufweist, das federkraftbelastet in Anlage an einer von dem Grundkörper (4; 104) ausgebildeten Führungsnut (117) für die Führungsstange (111) gehalten ist.
6. Vorrichtung (1; 101) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Führungselement (108) an einer zweiten Position nahe oder an dem Ende des Grundkörpers (4; 104) angeordnet ist, das dem ersten Meßschnabel (3; 103) fernliegt.
7. Vorrichtung (1; 101) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Führungselement (108) ein zweites Gleitstück (119) aufweist, das federkraftbelastet in Anlage an einer mit dem Schlitten (6; 106) verbundenen oder einstückig von dem Schlitten (6; 106) ausgebildeten Führungsstange (111) gehalten ist.
8. Vorrichtung (1; 101) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit dem Schlitten (6; 106) verbundene oder einstückig von dem Schlitten (6; 106) ausgebildete Führungsstange (111) in einer eine zugehörige Führungsnut (117) ausbildenden Führungsschiene (122) des Grundkörpers (4; 104) geführt ist, auf welcher der Schlitten (6; 106) bewegbar ist.
9. Vorrichtung (1; 101) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Führungsstange (111) im Querschnitt ein Vieleckprofil aufweist.
10. Vorrichtung (1; 101) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Maßverkörperung (123) in der Führungsnut (117) angeordnet ist und von der Führungsstange (111) nach außen abgedeckt ist.
11. Vorrichtung (1; 101) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Maßverkörperung (123) thermisch entkoppelt von dem Schlitten (6; 106) ist.
12. Vorrichtung (1; 101) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Maßverkörperung (123) unter Zwischenlage eines Verbindungselements (124) an dem Grundkörper (104) festgelegt ist, und daß das Verbindungselement (124) einen geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten und/oder eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist.