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Fühlhebelmeßgerät Die Erfindung bezieht sich auf ein Fühlhebelmeßgerät
mit unter Federeinfluß stehendem und um eine Achse schwenkbarem Schwenktaster, dessen
Tasterspitze an der Oberfläche eines Werkstückes anliegt und über einen Ühersetzungsmecnanismus
auf das mit einer Skala zusammenarbeitende Anzeigeorgan des Meßgerätes einwirkt.
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Bei Fühlhebelmeßgeräten der genannten Art ist es häufig erforderlich,
den Schwenktaster in verschieden geneigte und wahlweise einstellbare Anfangsstellungen
gegenüber dem Gehäuse des Meßgerätes zu bringen, z. B. wenn bei der Messung von
Höhendifferenzen die Tasterspitze unterhalb der unteren Begrenzung des Gehäuses
des Meßgerätes vorstehen muß, falls das Werkstück unterhalb des Meßgerätes angeordnet
oder vorbeigeführt wird. Ist das Werkstück dagegen seitlich zum Meßgerät angeordnet,
dann muß der Schwenktaster praktisch horizontal liegen, um das Werkstück bei der
Messung von Höhenabweichungen abzutasten.
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Bei den bekannten Fühlhebelmeßgeräten ist die Tasterspitze kugel-
oder kegelförmig ausgestaltet, so daß bei verschiedenen Schwenkstellungen des Tasters
zum Werkstück der waagerechte Abstand zwischen den Arbeitsmittelpunkten, d. h. zwischen
dem Schwenkmittelpunkt des Tasters und dem Berührungspunkt der Tastspitze mit der
Werkstückoberfläche verschieden ist, so daß keine genaue Proportionalität zwischen
der Tasterbewegung und der Meßwertanzeige für sämtliche Winkellagen des Schwenktasters
besteht und damit Anzeigefehler bei veränderter Schwenkstellung des Tasters auftreten.
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Bei bekannten Fühlhebelmeßgeräten wurde bereits eine genaue Proportionalität
zwischen der Tasterbewegung und der Meßwertanzeige für alle Winkel lagen des Schwenktasthebels
dadurch erreicht, daß im unteren Teil der Meßlehre eine Querachse vorgesehen ist,
auf welcher die Nabe eines ersten Nockens gelagert ist. Die Nabe dient als Lagerung
für einen geschlitzten Ring, welcher mit einem eine Kugel als Spitze aufweisenden
Schwenktasthebel verbunden ist. Dieser Ring steht durch Reibungsschluß mit der Nabe
in Verbindung und bildet auf diese Weise eine Reibungskupplung, welche einen Nocken
mit dem Schwenktasthebel verbindet. Der Nocken betätigt einen weiteren schwenkbar
gelagerten Nocken, welcher seinerseits einen Zeiger der Meßlehre in Tätigkeit setzt.
Die Vielzahl der Elemente macht dieses bekannte Meßgerät jedoch - nicht zuletzt
wegen des erhöhten Verschleißes der einzelnen Elemente - außerordentlich störanfällig.
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Es ist ferner auch eine Meßlehre bekannt, bei welcher die hin- und
hergehende Bewegung des Tasters über ein drehbar gelagertes ZRTischenglied in eine
Drehbewegung eines Anzeigeorgans umgewandelt wird. Dazu ist ein schwenkbar gelagerter
Hebel vorgesehen, zwischen welchem und einem damit verbundenen Brückenstück sich
eine Achse frei drehen kann. Auf dieser Achse sind ein Nocken und ein Zahnradsegment
aufgekeilt. Der Nocken besitzt eine Wirkfläche, welche die Form einer Kreisevolente
zeigt. Diese Fläche arbeitet mit einer ebenen Fläche einer in dem Taster eingearbeiteten
Aussparung nach Art eines in eine Zahnstange eingreifenden Zahnrades zusammen. Das
Zahnradsegment greift in ein Zahnrad ein, welches mit einem weiteren Zahnradsegment
fest verbunden ist, das seinerseits in ein Ritzel kämmt. Mit diesem Ritzel ist der
Zeiger des Meßgerätes verbunden. Durch die besondere Ausgestaltung und Anpassung
der beiden Wirkflächen des Nockens bzw. der Aussparung in dem Taster soll eine gute
Übereinstimmung zwischen der Bewegung des in axialer Richtung gleitenden Tasters
und der Anzeige des Zeigers erreicht werden. Auch diese bekannte Meßlehre ist wegen
der Vielzahl der verwendeten Elemente störanfällig. Auch wird der Betrieb durch
erhöhte Reibungs- und Trägheitskräfte beeinträchtigt, ganz abgesehen davon, daß
diese bekannte Meßlehre nicht mit einem Schwenktaster arbeitet.
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Schließlich ist eine Meßlehre zur Anzeige von Längenunterschieden
mit einem einen Zeiger tragenden Zylinder bekannt, an dem die Enden von vier, den
Zylinder mindestens teilweise umschlingenden Bändern befestigt sind. Der Zylinder
rollt hierbei auf einer gewölbten Laufbahn eines Abrollteiles ab.
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Zweck dieser Anordnung ist es, den Meßdruck bei Verstellung des Abrollteiles
unverändert zu halten.
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Ein Schwenktaster wird hierbei nicht verwendet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fühlhebelmeßgerät der
eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem der waagerechte Abstand zwischen dem
Schwenkmittelpunkt des Tasters und dem Berührungspunkt der Tastspitze mit der Werkstückoberfläche
unabhängig von der Schwenkstellung des Tasters stets konstant ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Tasterspitze
aus einem Rotationskörper besteht, dessen Erzeugende eine Zykloide ist. Durch die
erfindungsgemäße Maßnahme wird der Vorteil erzielt, daß für alle Schwenkstellungen
des Tasters eine genaue Proportionalität zwischen Tasterbewegung und Meßwertanzeige
besteht, so daß stets die gleiche Anzeigegenauigkeit des Meßgerätes herrscht, gleichgültig
an welchem Punkt der Tasterspitze gemessen wird.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand von Ausführungsbeispielen
veranschaulicht. Es zeigen Fig. 1 und 2 je eine Seitenansicht eines bekannten Fühlhebelmeßgerätes
mit kugelförmiger Tasterspitze in verschiedenen Schwenkstellungen des Tasters, Fig.
3 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Fühlhebelmeßgerätes mit zykloidenförmiger
Tasterspitze, F i g. 4 eine Ansicht der Art und Weise, in welcher das Profil der
erfindungsgemäßen Tasterspitze bestimmt wird, Fig. 5 eine Ansicht des nach der in
Fig. 4 dargestellten Methode hergestellten erfindungsgemäßen Profils der Tasterspitze,
F i g. 6 bis 9 je eine Ansicht verschiedener Schwenkstellungen des erfindungsgemäßen
Tasters.
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In Fig. 1 bis 3 ist mit 10 das Gehäuse des Fühlhebelmeßgerätes bezeichnet,
11 bedeutet den Handgriff, 12 die Meßskala und 13 den Schwenktaster, welcher an
einem Schraubenzapfen 14 angelenkt ist.
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In bekannter Weise ist zwischen dem einen Ende des Tasters und dem
einen Ende eines Übertragungshebels ein Zahngesperre vorgesehen, wobei der Übertragungshebel
unter der Einwirkung einer Rückstellfeder steht sowie mit seinem anderen Ende mit
einer Spindel in Wirkverbindung steht, welche ihrerseits auf die Anzeigenadel einer
Meßskala 12 einwirkt. Im Betrieb bewirkt eine Auslenkung des Tasters 13 eine entsprechende
Auslenkung des Übertragungshebels in einer um den Schraubzapfen 14 herumgehende
Ebene.
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Bei den bekannten Fühlhebelmeßgeräten gemäß Fig. 1 und 2 endet das
freie Ende des Tasters in einer Kugel 16, welche mit der Oberfläche des Werkstückes
17 in Berührung steht, wobei der Taster 13 entweder horizontal auf dem Werkstück
17 aufliegt, welches quer zum Taster bewegt wird (F i g. 1), oder falls das Werkstück
in Längsrichtung des Meßgerätes 10 bewegt werden soll, wird der Taster nach unten
verschwenkt (Fig. 2). Durch das Verschwen-I;en des Tasters 13 wird jedoch der Abstand
zwi-
schen der Achse 14 und dem Auflagepunkt der Kugel 16 auf dem Werkstück 17 verringert,
so daß eine mit einem systematischen Fehler behaftete MeB-wertanzeige auftritt.
Dieser Fehler wird erfindungsgemäß dadurch beseitigt, das an Stelle des kugelförmigen
Endes des Tasters 13 eine aus einem Rotationskörper bestehende Tasterspitze 18 gewählt
wird, dessen Erzeugende eine Zykloide ist (F i g. 3), so daß beim Verschwenken des
Tasters um einen begrenzten Winkel bis etwa 400 die waagerechte Entfernung zwischen
den Arbeitsmittelpunkten stets konstant bleibt.
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Das Profil der Tasterspitze 18 hängt vom gewünschten Durchmesser
D des Kopfstückes (F i g. 5) ab und vom Abstand der Arbeitsmittelpunkte, d. h. dem
horizontalen Abstand zwischen Punkt A und dem Mittelpunkt des linken Tasterendes
15. Die Kurvenform der Tasterspitze 18 stellt eine Zykloide dar und kann nach der
aus Fig. 4 ersichtlichen Methode gewonnen werden. Dort ist eine Stahlscheibe 20
angenommen, mit welcher das eine Ende eines biegsamen Bandes 21 verbunden ist, dessen
anderes Ende an einem geradlinigen Lineal 22 befestigt ist. Der Radius der die Zykloide
bildenden längs des Lineals 22 sich bewegenden Scheibe 20 muß gleich dem Abstand
zwischen den genannten Arbeitsmittelpunkten sein. Wenn die Scheibe 20 längs des
Lineals 22 nach unten gerollt ist, so wird die Form des gewünschten Profils durch
einen Punkt X der Scheibe 20 festgelegt, welcher anfänglich mit dem Lineal 22 fluchtet
und der während des Betriebes um einen Abstand fällt, welcher dem halben Durchmesser
D entspricht. Die Gestalt des auf diese Weise erhaltenen Profils ist durch die dicke
Linie 23 in Fig. 5 veranschaulicht und stellt eine Zykloide dar.
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F i g. 6 zeigt den Berührungspunkt A des erfindungsgemäßen Profils
der Tasterspitze mit der Oberfläche des Werkstückes bei nicht geneigter Arbeitsstellung
des Tasters 13, während die Fig. 7 bis 9 nach unten geneigte Stellungen des Tasters
13 zeigen, wenn dieser um einen Winkel von 120, 240 und 360 verschwenkt wird. Hierbei
verändert sich die Lage des Berührungspunktes A, so daß die Entfernung zwischen
den Berührungspunkten A und dem Mittelpunkt des Zapfens 15 stets konstant bleibt.
Das Anzeigegerät wird daher bei jeder der in F i g. 6 bis 9 gezeigten Anfangsstellungen
des Meßtasters 13 fehlerfreie Werte für die gemessenen Höhendifferenzen des Werkstückes
17 anzeigen.