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Winkelmesser Die Erfindung betrifft einen Winkelmesser mit zwei gegenüberliegenden,
um eine gemeinsame Achse verstellbaren Meßschenkeln und an Skalen ablesbarer Grob-
und Feinverstellung.
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Es ist bei Winkelmessern bekannt, die Feinverstellung eines verstellbaren
Meßschenkels über ein aus einer Reihe von ineinandergreifenden Zahnrädern oder aus
einem Schneckengetriebe bestehendes Untersetzungsgetriebe vorzunehmen. Derartige
Untersetzungsgetriebe beschränken aber du roh unvermeidbare Ungenauigkeiten im Untersetzungsverhältnis
der beteiligten Zahnräder oder Schnecken und das zwischen diesen stets vorhandene
Spiel weitgehend die erzielbare Meßgenauigkeit.
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Es ist auch bekannt, den verstellbaren Meßschenkel zur Grobverstellung
aus den bekannten Untersetzungsgetrieben ein- und ausrastbar anzuordnen. Auch ist
ein Winkelmeßgerät bekanntgeworden, bei dem eine derartige Ein- und Ausrastung mit
Hilfe von Steuernocken, die durch die Zahnlücken eines Steuerzahnrades oder durch
die Nut einer Steuerscheibe gleiten können, nur in bestimmten Stellungen des Untersetzungsgetriebes
möglich ist.
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Eine derartige Steuereinrichtung hat jedoch den Nachteil, daß zur
ungehinderten Durchführung der Gleitbewegung der Steuernocken in den Zahnlücken
bzw. Nuten und um Klemmungen zu vermeiden, ein gewisses Spiel vorhanden sein muß,
welches sich infolge der Reibung der einander reibenden Flächen von Nocken und Zahnflanken
bei längerem Betrieb unliebsam vergrößert. Hierdurch wird die Einstellgenauigkeit
des Meßgerätes weitgehend herab gesetzt.
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Vorliegende Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt, bei einem
rein mechanischen Winkelmeßgerät durch eine besondere Ausbildung des Winkelverstellmechanismus
die Genauigkeit der Winkeleinstellung und Bestimmung wesentlich zu steigern.
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Erfindungsgemäß wird dies bei einem Winkelmesser mit zwei einander
gegenüberliegenden, um eine gemeinsame Achse verstellbaren Meßschenkeln und einer
an Skalen ablesbaren Grob- und Feinverstellung dadurch erreicht, daß der eine Meßschenkel
(8) mit einer die Grobeinstellung ausführenden Zahnscheibenkupplung, die aus zwei
übereinander angeordneten, wahlweise ein- und ausrastbaren und gegeneinander verdrehbaren
Zahnscheiben (2, 4) mit radialer Stirnverzahnung (2a, 3) besteht, verbunden ist
und daß das die Feinverstellung bewirkende Untersetzungsgetriebe aus einem Wälzkörper
(23), der durch Bänder (24, 26) an kreisbogenförmigen Körpern (25a, 25 b) und an
einem den zweiten
Meßschenkel (12) tragenden Kreissegment (27) abrollbar befestigt
ist, besteht.
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Vorteilhaft ist der Zahnlückengrund einer der Zahnscheiben der Zahnkupplung
ausgestochen. Die Zähne dieser Zahnscheibe stehen dann also frei im Raum. Sie erhalten
dadurch eine gewisse Elastizität.
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Hierdurch wird vermieden, daß eine falsche Lage eines der Zähne der
Zahnscheibe mit den starren Zähnen eine falsche Drehstellung des Meßschenkels bewirkt.
Auch können beide Zahnscheiben elastische Zähne aufweisen.
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Die Skala für die Ablesung des Feinmeßwertes ist zweckmäßig spiralförmig
aufgewickelt, und der Wert selbst wird durch einen der Spirale folgenden, axial
verschiebbaren Zeiger angezeigt. Dieser Zeiger ist darüber hinaus für Justierzwecke
schwenkbar. Eine solche Justierung ist notwendig, wenn die Bänder, welche die aufeinander
abrollenden Körper verbinden, Dickentoleranzen aufweisen. Solche Dickenänderungen
ändern nämlich das tZbersetzungsverhältnis, und bei vorgegebener Feinmeßskala wird
ein falscher Wert abgelesen. Dies kann durch den schwenkbaren Zeiger leicht ausgeglichen
werden, indem beispielsweise bei einer 1 0-Einstellung die Achse des Zeigers so
gelegt wird, daß sie sowohl durch den Nullpunkt als auch durch den 1°-Punkt auf
der Feinmeßskala geht.
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Die Erfindung sei nun an Hand des in den Fig. 1 bis 10 dargestellten
Ausführungsbeispiels eines Winkelmessers nach der Erfindung näher erläutert.
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Es zeigt Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch den Winkelmesser, Fig.
2 einen Schnitt längs der Schnittlinie II-II der Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt längs
der Schnittlinie lll-III der Fig. 1,
Fig. 4 einen Schnitt längs
der Schnittlinie IV-IV der Fig. 1, Fig. 5 einen Schnitt längs der Schnittlinie V-V
der Fig. 1, Fig. 6 eine Aufsicht auf den Winkelmesser nach Fig. 1, Fig. 7 eine Zahnscheibe
aus dem Winkelmesser nach Fig. 1 mit elastischen Zähnen, Fig. 8 einen Schnitt längs
der Schnittlinie VIII-VIII der Fig. 7, Fig. 9 eine abgewandelte Feinmeßskala mit
einer spiralförmigen Nut, Fig. 10 einen Schnitt längs der Schnittlinie X-X der Fig.
9.
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Im oberen Teil des Winkelmessergehäuses 1 ist eine waagerecht orientierte
Zahnscheibe 2, deren Oberseite mit dreihundertsechzig radial verlaufenden Zähnen
2 a versehen ist, gerätefest angeordnet. Über diese feststehende Zahnscheibe 2 ist
eine bewegliche Zahnscheibe 4, deren Zähne 3 in die Zähne 2a der Zahnscheibe 2 eingreifen,
angeordnet. Beide Zahnscheiben werden durch ein ringförmiges Band 4a. welches in
gegenüberliegenden Rillen der Zahnscheiben eingreift, ausgerichtet, so daß die Zentren
der Zahnscheiben 2 und 4 in der vertikalen Achse 30 des Gerätes zu liegen kommen.
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Die Zahnscheibe 4 weist eine ringförmige Ausnehmung 5 mit einer Nut
5a auf, in die der Flansch 6 einer Welle 7 hineinragt. Die Welle 7 ist mit einem
Gewinde 9 versehen, das in ein gerätefestes Gegengewinde 10 eingreift. Außerdem
ist die Welle 7 mit einem Hebel 11 verbunden. Dreht man diesen Hebel 11 um die Geräteachse
30, so bewegt sich die Welle 7 in der Gewindeführung9, 10 je nach dem Drehsinn des
Hebels 11 in Richtung der Achse 30 senkrecht nach oben oder unten.
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Durch diese Einrichtung kann nun die Zahnscheibe 4 aus dem Eingriff
der Zahnscheibe 2 herausgehoben werden, so daß die Zahnscheibe 4 um die Achse 30
frei gedreht werden kann, und schließlich wieder in die Zahnscheibe eingerastet
werden.
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Auf Grund der vorgegebenen Zahnteilung der Scheiben (dreihundertsechzig
Zähne) ist hierbei eine Grobverstellung auf volle Winkelgrade möglich.
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Die Zahnscheibe 4 trägt den Schenkel 8 eines Meßschnabels, die Winkeldrehung
des Schenkels 8 wird mit Hilfe einer an der Zahnscheibe 4 angebrauchten Skala 28
(Gradteilung) und eines gerätefesten Index 29 abgelesen.
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Dem Schenkel 8 des Meßschnabels steht der Schenkel 12 gegenüber.
Beide Schenkel schließen den zu messenden Winkel ein.
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Der Schenkel 12 steht mittels des Teiles 12a und des Kreissegmentes
27 mit einer um die Geräteachse 30 knickbaren Blattfeder 13, die durch den Halter
1 a am Gerätegehäuse befestigt ist, in Verbindung (Fig. 4). Hiermit ist es möglich,
die groben Einstellstufen des Schenkels 8 durch eine Feinverstellung des Schenkels
12 zu ergänzen. Um eine derartige Feinverstellung zu verwirklichen, ist eine Scheibe
14 vorgesehen, welche mit einem Zapfen 15 im unteren Teil des Gehäuses 1 in dem
Lager 15a um die Geräteachse 30 drehbar gelagert ist. Die Scheibe 14 trägt eine
Skala 16, auf der mit einem gehäusefesten Index 17 der Feinmeßwert ablesbar ist.
Auf dieser Scheibe ist konzentrisch ein Zahnrad 18 befestigt.
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Dieses Zahnrad 18 steht unter der Wirkung einer Spiralfeder 19, welche
das Verzahnungsspiel aus-
schaltet und ihr Gegenmoment beispielsweise durch Vorspannung
der Blattfeder 13 erfährt. Das Zahnrad 18 greift in ein Zahnrad 20 ein, welches
mit einem Zapfen 22 an einem Lager 21 anliegt (Fig. 2). Dadurch wird ein radiales
Ausweichen des Zahnrades 20 verhütet. Das Lager 21 ist kreisbogenförmig um die Achse
30 herumgeführt. Mit dem Zahnrad 20 ist ein Wälzkörper 23 verbunden. Dieser Wälzkörper
23 ist mit zwei Bändern 24 an im Gerät festliegenden, kreisbogenförmigen Körpern
25a, 25b befestigt (Fig. 3 und 5).
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Dreht das Zahnrad 20 den Wälzkörper 23. dann wickeln sich die Bänder
24 auf den Körper 25a, 25b auf oder ab. Dadurch wird der Wälzkörper 23 gezwungen,
an den kreisbogenförmigen Oberflächen 25 a' bzw. 25 b' der Körper 25a, 25b abzurollen.
Der Zapfen 22 verschiebt sich hierbei am Lager 21.
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Der Wälzkörper 23 ist außerdem durch ein Band 26 an einem Kreissegment
27, das mit der Blattfeder 13 verbunden ist und den Schenkel 12 des Meßschnabels
trägt, verbunden (Fig. 4).
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Rollt der Wälzkörper 23 an den Körpern 25a, 25b ab, dann zieht das
Band 26 das Kreissegment 27 um die Achse 30 des Gerätes. Hierbei dreht sich der
Schenkel 12 ebenfalls um diese Achse.
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Der Drehbereich des Schenkels 12 beträgt etwa 1 Um diese Verstellung
zu bewirken, muß die Scheibe 14 etwa eine Umdrehung ausführen. Der Radius r, des
Kreissegmentes 27 ist etwas größer als der Radius r., der Kreiskörper 25a, 25 b.
Hierdurch wird die obengenannte große Untersetzung der Drehbewegung der Scheibe
14 erreicht. Die auf der Scheibe 14 befindliche Skala 16 kann daher in verhältnismäßig
große Intervalle unterteilt sein, so daß sich kleine Bewegungen des Schenkels 12
des Meßschnabels recht genau ablesen lassen.
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In den Fig. 7 und 8 ist eine zweckmäßige Ausbildungsform der Zahnscheibe
4 des Winkelmessers nach Fig. 1 mit elastischen Zähnen 4a' dargestellt.
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Der Zahnlückengrund dieser Zähne ist ausgestochen.
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Derartig ausgebildete Zähne passen sich besonders gut der Zahnteilung
der Gegenscheibe 2 an.
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In den Fig. 9 und 10 ist die Scheibe 14 mit einer spiralförmigen
Nut 40 versehen, längs der die Teilstriche der Skala 16 angeordnet sind. In die
Nut 40 greift der Zeiger 41 mit einer Nase 42. Der Zeiger 41 ist in einer Führung
43 verschiebbar, so daß er der spiralförmigen Nut 40 folgen kann. Die Führung 43
ist mit Schrauben 44 am Gehäuse befestigt. Nach Lockern der Schrauben 44 kann die
Führung 43 derart geneigt werden. daß der Zeiger 41 z. B. um den Winkel u geneigt
wird. Bei der folgenden Drehung der Scheibe 14 zeigt deshalb der Zeiger 41 nicht
mehr den Wert 1 an. sondern, wie in Fig. 9 dargestellt, beispielsweise zwei Teilstriche
weniger. Die so erzeugte Differenz kann zum Ausgleich von Untersetzungsschwankungen
infolge fehlerhafter Banddicken der Bänder 24, 26 benutzt werden.
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Die Meßschenkel 8, 12 können entfallen. wenn zur Einstellung zwei
Mikroskope mit Strichmarken benutzt werden.