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Meßuhr Die Erfindung betrifft eine Meßuhr, die zum Prüfen der Maßhaltigkeit
von Werkstücken dient und eine in einem Gehäuse axial bewegbare und durch eine Feder
betätigte Meßstange enthält sowie ein mit der Meßstange verbundenes, axial und relativ
zu der Stange einstellbares Übertragungselement. Das Übertragungs element befindet
sich in Antriebsverbindung mit einer Getriebevorrichtung, um die Bewegungen der
Meßstange an einen oder mehrere Zeiger zu übertragen.
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Bei einer bekannten Vorrichtung ist die Meßstange relativ zu dem
Übertragungselement durch eine Schraubenbewegung verstellbar, um die Null- oder
Feineinstellung zu bewirken, wobei sich das Übertragungselement längs der Meßstange
bewegt, wenn diese gedreht wird. Dabei drehen sich gleichzeitig die Zeiger. Die
Meßspitze ist gewöhnlich eine Kugel, die auf der Achse der Meßstange sitzt. Für
bestimmte Zwecke wird diese Meßspitze durch eine andere Spitze, z. B. mit einem
meißelförmigen Ende, ersetzt.
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Zum Messen von Innendurchmessern wird auch ein Hilfsmittes benutzt,
welches einen Arm aufweist, der seitlich von der Meßstange aus vorsteht, um die
Meßspitze richtig zu halten. Diese bekannten Vorrichtungen haben gewisse Nachteile,
wenn man ein Anzeigegerat mit solchen Meßspitzen durch Drehen der Meßstange und
der Spitze auf Null einstellen will.
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Nun ist zwar eine Meßuhr bekannt, bei der die Einstellung auch durch
eine axiale Verstellung eines Übertragungselementes ohne Drehung in Umfangsrichtung
möglich ist, wobei eine Klemmschraube benutzt wird. Diese Klemmschraube ist aber
von außen nicht zugänglich, so daß die Einstellung auf Null nur beim Zusammenbau
der Vorrichtung möglich und sehr umständlich ist.
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Durch die Erfindung werden Melßuhren, deren federbelastete Meß stange
ein Übertragungselement zur Übertragung der Meßstangenbewegungen an einen oder mehrere
Zeiger aufweist, dadurch verbessert, daß das Übertragungselement mit einem Antriebsorgan
versehen ist, welches durch eine von der Meßkraft unabhängige und während des Messens
eine konstante Kraft ausübende Feder gegen einen stufenlos einstellbaren Anschlag
an der Meßstange gedrückt wird.
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In einer bevorzugten Ausführung besitzt die Meßstange eine Mittelbohrung,
in welche ein Antriebsorgan durch einen Schlitz in der Stange vorsteht. In diesem
Falle ist die Feder eine in die Mittelbohrung zwischen das Antriebsorgan und die
Meßspitze eingefügte Schraubenfeder und der einstellbare Anschlag eine von außen
verstellbare Kopfschraube.
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Die Feder hat den Zweck, die Berührung zwischen dem Antriebsorgan
und der Kopfschraube über den ganzen Einstellungsbereich zu sichern. Die Feder
dient
auch zur Stoß aufnahme. Dies ist ein großer Vorteil in Meßuhr dieser Gattung, weil
starke Beschleunigungen, welchen die Meßstange ausgesetzt sein kann, durch die Feder
absorbiert werden. Die Erfindung ist bei allen Meßuhren mit verschiedenen Getnebemitteln,
wie Zahnradgetrieben, bandangetriebenen Rädern, Segmenten oder Hebeln oder Kombinationen
von Zahnradgetrieben und Bandübertragungen, verwendbar.
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Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin. für eine einfache
Federvorrichtung zu sorgen, mit der man eine annähernd konstante Meßkraft erreicht
und die auch zur Kompensierung des Zahnspieles benutzt werden kann. Nach der Erfindung
besteht di;e Federvorrichtung aus einer Blatt- oder Drahtfeder, die bogenförmig
ist, wenn sie eingebaut ist. Sie kann entweder eine Drucl- oder eine Zugfeder sein.
In der einfachsten Form besteht die Feder aus einer Blatt-oder Drahtfeder, die einen
ununterbrochenen einfachen Bogen bildet und die eine genügende flache Federcharakteristik
aufweist. Um die Weichheit der Feder zu verbessern, kann die Feder eine oder mehrere
Federwindungen an einer oder an mehreren Stellen über ihre Länge hin enthalten.
In allen Fällen stützt sich die Feder mit einem Ende gegen das Gehäuse, während
ihr anderes Ende entweder direlst auf die Meßstange oder über irgendeines der Übertragungsteile
wirkt, die in der Übertragung zwischen der Meßstange und den Zeigern enthalten sind.
Das neue Federelement für Meßuhren nach der Erfindung kann mit Vorteil in allen
Anzeigevorrichtungen mit Band- oder Zahnkranzübertragungen sowie mit kombinierten
Übertragungen benutzt werden.
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Eine weitere Verbesserung nach der Erfindung betrifft insbesondere
Anzeigevorrichtungen der Gattung.
in welcher das Übertragungsglied,
welches mit der Meßstange verbunden ist, mit einem Band in der Getriehevorrichtung
gekuppelt ist. Dieses Band läuft über eine Bandtrommel od. dgl. und ist an. einem
Übe.rtragungselement, z. B. einem Zahnrad, einer anderen Bandtrommel oder einem
Segment, befestigt, welches so angebracht ist, daß es sich um die gleiche Achse
dreht wie die Bandtrommel und an welcher ein nachfolgendes Band befestigt sein kann.
Da es aus fertigungstechnischen Gründen unmöglich ist, Übertragungselemente mit
mathematischer Genauigkeit herzustellen, ist es von besonderer Wichtigkeit, daß
Meßuhren oder andere Anzeigevorrichtungen abschließend später justiert werden. Die
Erfindung ermöglicht es, auch das Getriebeübersetzungsverhältnis auf leichte Weise
zu justieren. Dies wird dadurch erreicht, daß der Teil des Bandes, der zur Befestigung
an dem Übertragungselement dient, in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zu
der Bandoberfläche und zu der Bewegungsrichtung des Übertragungselementes einstellbar
gemacht wiird. Das entgegengesetzte Ende des Bandes, welches über die Bandtrommel
od. dgl. läuft, kann in Längsrichtung des Bandes an der Stelle justiert werden,
wo es an dem Zahnrad oder Segment befestigt ist, so daß also die Länge des Bandes
justiert werden kann, nachdem die Befestigung des Bandes an dem Übertragungselement
endgültig eingestellt worden ist.
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Die Meßuhr nach der Erfindung enthält auch einen Drehzeiger von vereinfachter
Konstruktion. Gewöhnliche Zeiger bestehen aus einer Nahe, die einen Zeiger trägt
und die auf einer vorstehenden Welle angebracht ist, welche durch einen Nocken oder
irgendein anderes Übertragungsel einent angetrieben wird. In dem vorliegenden Falle
ist diese Anordnung geändert. Das Übertragungselement liegt in der Nähe der Meßuhrskala
und greift in den Drehzeiger ein.
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Es ist bekannt, daß der Meßzeiger oft so großen MTinkelheschleunigungen
ausgesetzt ist, so daß der Zeiger relativ zu der Zeigerwelle gedreht wird, weil
die \terhindung zwischen dem Zeiger und der Welle ja nur eine Reihverbindung ist,
die dadurch entsteht, daß ein Zeiger mit zylindrischer Nabe auf eine zylindrische
Drehwelle gedrückt worden ist. Es ist von anderen technischen Gebieten her bekannt,
eine Welle mit einer Nabe dadurch zu verbinden, daß man der Welle eine polygonale
Querschnittsform gibt und sie in die Nabe drückt, die aus weicherem Material besteht
und die einen Innendurchmesser hat, der kleiner als der der Welle ist. Durch Anwendung
dieser bekannten Anbnngungsweise werden wesentliche Vorteile bei der Meßuhr nach
der Erfindung erreicht.
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Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus der Beschreibung einiger
Ausführungsbeispiele der Zeichnung hervor; in denen ist Fig. 1 eine Meßuhr, von
der Rückseite gesehen, wobei der Deckel entfernt ist, Fig. 2 ein Längsschnitt durch
die Anzeigevorrichtung auf Linie 2-2 nach Fig. 1, Fig. 3 und 4 in perspektivischer
Darstellung Schemata einer Ve4rperung der Verbindung zwlschen der Meßstange und
dem Übertragungseiement in zwei verschiedenen Bandtransmissionen, Fig. 5 in schematischer
und perspektivischer Darstellung ein Federeleinent gemäß Erfindung, welches für
eine annähernd konstante Meßkraft und Kompensation des Zahnspieles sorgt, Fig. 6
eine andere Verkörperung des in Fig. 5 gezeigten Federelementes, welches hier aber
nur dazu dient, die Meßkraft zu erzeugen, während das Zahn-
spiel durch eine getrennte
Wickelfeder kompensiert wird, Fig. 7 ein Band, welches mit der Meßstange über den
Förderer verbunden ist, wobei das Band ein Zahnsegment antreibt und seine beiden
Befestigungen gemäß der Erfindung justierbar sind, und zwar die obere zur Justierung
des Übersetzungsverhältni sses und die untere zur Justierung der Bandlänge, Fig.
8 eine Mehrstufenbandübertragung mit Justiermitteln gemäß Fig. 7, Fig. 9 eine Abwandlung
der Befestigung des Bandes an einem Zahnrad, welches das Zahnsegment in Fig. 7 und
8 ersetzt, Fig. 10 eine perspektivische Ansicht eines Übertragungselementes, welches
angrenzend an der Zeigerskalenscheibe angeordnet und mit einem Zeiger versehen ist,
Fig. 11 und 12 Seitenansichten des in Fig. 5 bzw.
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Fig. 6 gezeigten Federelementes.
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Tn den Zeichnungen sind die Ausführungsbeispiele mit Kombinationen
von Band- und Zahnradüb ertragungsorganen gezeigt. Natürlich gelten die Merkmale
der Erfindung auch für Ausführungen mit anderen Übertragungsmitteln, z. B. nur mit
Zahnrädern.
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In den Fig. 1 und 2 bezeichnet das Bezugszeichen 10 ein Gehäuse,
welches an seiner Vorderseite eine Zeigerskalenscheihe 12 aufweist. Eine Meßstange
14 mit hindurchgehender Axialbohrung 16 ist verschiebbar in zwei Lagern 17 und 18
des Gehäuses angebracht. Die Meßstange und das Übertragungsmittel zwischen der Stange
und einem Meßzeiger 20 sowie einem Umdrehungszeiger 22 sind in einer Stellung zwischen
der äußersten Stellung der Meßstange, d. h. der Nullstellung, und der innersten
Stellung gezeigt.
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Die Meßstange 14 wird durch eine in den Fig. 1 und 2 nicht gezeigte
Meßkraftfeder betätigt, welche irgendeine der bekannten Typen sein kann, die aber
vorzugsweise so ausgestattet sein sollte, wie es später in der Beschreibung beschrieben
ist.
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Auf der Meßstange ist ein ÜbEeWrtragrungselement 24 in Form einer
Hülse angebracht. Dieser Teil und die Meßstange sind relativ zueinander axial verschiebbar.
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An dem Übertragungselement 24 ist ein Band 26 befestigt, welches die
Bewegung an eine Bandtrommel 28 überträgt. Diese ihrerseits treibt ein Zahnsegment
30 an, welches mit einem Zahnrad 32 im Eingriff steht, das auf der Zeigerwlelle
34 befestigt ist, die den Meßzeiger 20 trägt. Die Welle 34 ist zur Drehung in der
Vorderwand 36 des Gehäuses und einer Zwischenwand 38 gelagert.
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Die Meßstange ist mit zwei gegenüberliegenden Schlitzen 40, 42 versehen,
die sich in Längsrichtung der Stange erstrecken, durch welche Schlitze ein Antriebsstift
44, der mit dem Übertragungselement 24 verbunden ist, quer durch die Bohrung 16
der Stange hindurch verläuft. Der Antriebsstift steht nach vorn vor, so daß sein
Ende zwischen den oberen und unteren Kanten einer Aussparung 46 beweglich ist, wobei
diese Kanten auf diese Weise als Anschläge dienen, weiche die Bewegung des Übertragungselementes
begrenzen.
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Die Verbindung zwischen dem Antriebsstift 44 und der Meßstange wird
mittels einer Schraubenfeder 48 bewirkt, die in der Bohrung der Meßstange zwischen
dem Antriebsstift und der Meßspitze 50 der Stange vorgesehen ist Die Spitze ist
in die Bohrung 16 geschraubt und somit lösbar. Das freie Ende der Feder 48 stützt
sich gegen eine Tragsehraube 52, die in den unteren mit Gewinde versehenen Teil
der Bohrung
eingeschraubt ist, wobei diese Schraube dazu dient,
die Anfangsspannung der Feder zu regulieren.
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In einem oberen Gewind,ebeil der Bohrung 16 über dem Antriebsstift
44 befindet sich eine Kopfschraube 54, gegen deren unteres Ende der Antriebsstift
normalervçeise durch die Schraubenfeder 48 gedrückt wird.
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Die Fig. 3 und 4 zeigen die Meßstange und das Übertragungseiement
aus der Meßuhr entfernt, um das Verständnis ihres Zusammenwirkens zu erleichtern.
Es sei jetzt angenommen, daß die Meßspitze 50 sich in Berührung mit einem zu prüfenden
Objekt befindet und daß der Zeiger 20 zunächst auf Null gestellt wird, was durch
Drehen der Kopfschraube 54 geschieht. Dabei wird die Meßstange 14 an der Drehung
gehindert, weil der Antriebsstift 44 des drehbarren Übertragungselementes 24 in
den Schlitzen 40, 42 durch die Meßstange geführt ist. Andererseits wird diese axiale
Einstellung durch Verstellung der Kopfschrauhe 54 in der Axialrichtung an die Zeiger
20, 22 übertragen. Der Antriebsstift 44 wird also entweder gegen die Wirkung der
Feder 48 nach unten gedrückt oder durch die Feder 48 nach aufwärts geschoben. Es
ist zweckmäßig, eine Kugel 56 oder einen Führungsstift58 zwischen den Antriebsstift
und die Feder 48 zu setzen. Die Feder 48 dient auch als ein Stoßdämpfer, da sie
nachgibt und auf diese Weise einen großen Teil irgendwelcher Stöße absorbiert, denen
die Meßstange ausgesetzt sein kann. Die Berührung zwischen dem Antriebsstift 44
und der Kopfschraube ist dann momentan unterbrochen, wird aber sofort wiederhergestellt,
nachdem der Stoß aufgehört hat.
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Gemäß Erfindung ist die Zeigerskalenscheibe 12 starr mit dem Gehäuse
10 verbunden, und der Nullpunkt der Zeigerskalenscheible liegt normalerweise oben
an der Skalenscheibe. In den Fig. 2 und 3 sind die Meßspitze 50 und die Bandtrommel
28 an der gleichen Seite des Übertragungselemientes 24 angeordnet und üben einen
Zug auf das Band 26 aus, wenn die Meßstange nach oben bewegt wird. In Fig. 4 dagegen
sind die Meßspitze 50 und die Bandtrommel 28 auf entgegengesetzten Seiten von dem
Sbe!rtragungselement 24 angeordnet, so daß sich das Band 26 entspannt. wenn die
Meßspitze sich nach oben bewegt.
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Eine annähernd konstante Meßkraft wird durch Benutzung eines Spezialfedereiementes
geschaffen.
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Zwei Verkörperungen des Elementes sind in den Fig. 5 und 6 gezeigt.
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Im Prinzip besteht das Federeiement, welches entweder als Druck-
oder Zugfeder wirken kann, aus einer Draht- oder Blattfeder, deren Hauptachse einen
Bogen bildet, wenn sie sich in montierter Stellung blefindet. Die einfache Drahtfeder
ist durch das Bezugszeichen 60 in Fig. 5 bezeichnet. Ein Ende 62 ist in dem Gehäuse
10 angebracht, oder es kann in irgendeinem mit dem Gehäuse verbundenen Teil montiert
sein. Das andere Ende 64 der Feder ist in einem Vorsprung 66 an dem Zahnsegment
68 schwenkbar, welches auf einer Welle 70 gelagert ist. Das Zahnsegment 30, welches
einen Teil der Übertragung bildet, ist starr auf der Welle der Bandtrommel angebracht.
Das Band kann direkt an der Bandtrommel befestigt sein, aber es ist vorzuziehen,
dasselbe mit dem Zahnsegment so zu verbinden, wie es aus den Fig. 7 bis 9 hervorgeht.
Die Zahnsegmente 30 und 68 haben die gleiche Gestalt und sind relativ zueinander
drehbar. In der gezeigten Verkörperung haben sie die gleiche Größe und stehen beide
mit dem Zahnrad 32 auf der Zeigerwelle 34 im Eingriff. Die Feder 60 in Fig. 5 wirkt
als
eine Druckfeder, und ihre Kraft wird über das Zahnsegment 68 an das Zahnrad 32
übertragen, welches auf das Zahnsegment 30 und seine Bandtrommel 28 wirkt, so daß
die Meßkraft über das Band 26 an die Meßstange, die in Fig. 5 und 6 nicht gezeigt
ist, übertragen wird, die an dem Ende 72 des Bandes befestigt ist. In diesem Falle
schaltet die Feder 60 auch das Zahnspiel aus, da das Zahnrad 32 immer, durch die
Feder beeinflußt, die Maß stange zurück über das Zahnsegment in die Außenstellung
zu drücken bestrebt ist. Wenn die Meßstange während der Messung von der Außenstellung
weggedrückt wird, geschieht dies immer gegen die Antriebsrichtung des Zahnrades
32. Die Feder 60 erzeugt so eine Drehkraft zwischen den Zahnsegmenten 30 und 68,
eine Streckung des Bandes sowie eine wesentliche Verminderung des Lagerdruckes,
der durch die Bandtrommel 28 auf die Welle 70 ausgeübt wird. Die Wirkung ist ein
wichtiger Vorteil, da jede Verminderung der Lagerreibung die Genauigkeit des Gerätes
vergrößert.
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In Fig. 6 ist das untere Ende 64 der Feder 60 an einem Band 74 befestigt,
weiches mit der Bandtrommel 26 verbunden ist und die Meßkraft von der Feder über
das Band 26 an die Meßstange überträgt.
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In diesem Beispiel ist die Feder 60 an einer oder mehreren Stellen
über ihre Länge mit einer oder mehreren Windungen 76 versehen, wobei die Charakteristiken
der Feder dadurch flacher als in Fig. 5 sind. Jedoch hat die Erfahrung in beiden
Fällen bestätigt, daß die Federkraft innerhalb der Zusammendrückung und Aiisdehnungsbereiche,
die in Frage kommen, praktisch konstant ist. Das Zahnspiel zwischen dem Zahnsegment
30 und dem Zahnrad 78 der Zeigefwelle ist durch eine Uhrfeder 80 ausgeschaltet,
die auf die Zeigerwelle wirkt.
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Die Einstellmittel, die gemäß der Erfindung benutzt sind, um das
Übersetzungsverhältuis einzustellen, sind in den Fig. 7 bis 9 gezeigt. Wie aus Fig.
3 und 4 ersichtlich ist, ist ein Ende des Bandes 26 mit einem Befestigungsansatz
82 versehen, durch welchen das Band mit dem Übertragungselement verbunden ist.
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Der Befestigungsansatz 82 ist mit zwei Schlitzen 84, 86 versehen,
die sich im wesentlichen rechtwinklig zu dem Ende und der Bewegungsirichtung des
Bandes 26 erstrecken, wie es in Fig. 7 und 8 gezeigt ist.
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Durch diese Schlitze sind Schrauben 88, 90 in das Übertragungselement
geschraubt. Durch Lösen der Schrauben 88, 90 kann das Ende 72 des Bandes 26 mit
dem Ansatz 82 in der Richtung im wesentlichen rechtwinklig zu der Bewegungsrichtung
des Bandes 26 bzw. des ftbertragungselementes 24 verschoben werden. Diese Justiermögli
chkeit ist aus herstellungstechnischen Gründen vorgesehen, da es praktisch unmöglich
ist, Bandtro,mmeln 26 oder entsprechende Elemente mit Durchmessern von einer solchen
Genauigkeit herzustellen, daß die Umfangsbewegung des Bandes korrekt übertragen
und genau an der Zeigerskalenscheibe angezeigt werden kann. Diese Einstellungsmöglichkeit
an dem Ansatz 32 des Bandes ist für eine Kompensation der Du,rchmesserändærungeln
von großer Wichtiglçeit.
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In Fig. 7 ist das Band über die Bandtrommel 28 gelegt, die an dem
Zahnsegment 30 befestigt ist, und das untere Ende des Bandes ist mit einem Befestigungsansatz
92 versehen, welcher einen Schlitz 94 aufweist, der sich im wesentlichen in der
Längsrichtung des Bandes erstreckt. Eine Schraube 93 (Fig. 1) ist durch diesen Schlitz
hindurchgeschraubt, um den Ansatz 92 an dem Zahnsegment 30 zu befestigen. Die Befestigung
des Bandes an dem Ansatz 92 kann auf diese
Weise in der Längsrichtung
des Bandes eingestellt werden, um die wirksame Länge des Bandes einzustellen. Die
in den Fig. 7 und 8 gezeigten Vorrichtungen unterscheiden sich voneinander darin,
daß in Fig. 8 ein Segment 96 als ein Zwischenteil vorgesehen ist, um das Übersetzungsverhältnis
und auf diese Weise die Empfindlichkeit der Anzeigervorrichtung zu vergrößern.
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In Fig. 9 ist das Band 26 über eine Walze 98 gelegt, die an dem Zahnrad
30 befestigt ist, und es ist an dem letzteren einstellbar mittels des Ansatzes 92
in derselben Weise befestigt, wie es vorher beschrieben wurde. Diese Anordnung hat
den Vorteil, daß das Zahnrad 30 über einen beträchtlich größeren Winkel gedreht
werden kann als in dem Falle nach den Fig. 7 und 8.
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Fig. 10 zeigt ein Zahnsegment 68, welches mit einem Umdrehungszeiger
22 versehen ist, der über der Zeigerskalenscheibe spielt, wie es Fig. 2 zeigt. Aus
der Zeichnung ist ersichtlich, daß der Zeiger 22 durch einen ausgebogenen Teil des
Segmentes gebildet ist und mit dem letzteren ein Stück bildet Natürlich kann er
aber auch an den Zahnsegmenten in anderer Weise vorgesehen sein. Der Zeiger 22 steht
durch einen Schlitz 100 in der Zeigerskalenscheibe 12 vor.
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Die Fig. 11 und 12 zeigen die im Zusammenhang mit den Fig. 5 und
6 erwähnten Federeiemente. Die Federelemente sind in zwei Stellungen gezeigt, einmal
in einer Stellung in vollen und einmal in einer anderen Stellung in gestrichelten
Linien. Wenn das Federelement zusammengedrückt bzw. gespannt wird, treten andere
Verhältnisse, d. h. eine Kraftzunahme, ein. Um dies auszugleichen und eine konstante
Kraft zu erhalten. wird der in Fig. 11 angenommene Momentpunkt von der Verbindungslinie
zwischen den Endhaltern der Feder weiter weg bewegt. Die folgende Bezugszeichen
sind zur Erläuterung in Fig. 11 eingetragen: Momentspannung '111 und M2, Momentabstand
L1 und L-o; der Federdruck P an der Befestigung der Feder an der Meßstange oder
an irgendeinem anderen Teil. weiches in Antriebsverbindung mit der Meßstange steht,
und der Wirkungsbereich F der Feder.
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Es ergibt sich folgendes: 1 ist größer als iÄii L2 ist größer als
L und der Federdruck
d. h. P ist etwa konstant, wenn die Anbringungspunkte der Feder in dem Wirkungsbereich
F gegenseitig auseinander oder zusammen bewegt werden.
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Die Erfindung soll nicht auf die in den Zeichnungen dargestellten
und vorher beschriebenen Ausführungen beschränkt sein, sondern es sind verschiedene
Änderungen im Rahmen der Erfindung möglich.
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PATENTANSPROCHE: 1. Meßuhr. deren federbelastete Meßstange ein Ü.
ertrngungselement zur Übertragung der Meßstangenbexvegungen an einen oder mehrere
Zeiger aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungselement (24) mit einem
Antriebsorgan (44> versehen ist, welches durch eine on der Meßkraft unabhängige
und während des Messens eine .Gnsiante Kraft ausübende Feder (48) gegen
einen stufenlos
einstellbaren Anschlag (54) an der Meßstange (14) gedrückt wird.