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Meßgerät mit einem federnden Tastbolzen Die Erfindung bezieht sich
auf ein Meßgerät mit einem federnden Tastbolzen, wobei die Meßujertubertragung durch
: die geradlinige Verschiebung des Tastbolzens erfolgt.
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Bekannte Meßgeräte beruhen auf der geradlinigen Verschiebung einer
Tastkufe und dem anzeigen der Messung durch eine Lichtmarke.
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Es sind Längenmessgeräte bekannt, bei denen durch die geradlinige
Verschiebung einer Tastkufe nach entsprechender Ubersetzung die Anzeige erfolgt.
Die bekannten meßgeräte musse sehr genau gearbeitet sein, sind erschütterungsempfindlich
und teuer herstellbar.
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Es sind auch Längenmessgeräte bekannt, bei denen der Taster federgefesselt
und die Ubertragungsteile einseitig federn so beaufschlagt sind, daß eine kraftschlüssige
Verbindung/zwischen Taster und meßwerk hergestellt wird. Der Nachteil dieser Anordnung
ist, daß die Lager sehr genau gearbeitet sein müssen und schon geringfügige Unterschiede
bei einer Bewegung des anzeigenden Spiegels eine Verfälschung des meßergebnisses
bewirken. So ist es nachteilig, daß mehrere Spiegel vorhanden sind und die bekannten
Geräte sehr erschütterungsempfindlich sind. man kann bei den bekannten Geräten auch
nicht leicht den meßbereich ändern. Die Abweichung vom Soll-Wert kann nicht festgestellt
werden, sodaß diese Geräte keine Toleranz-Meßgeräte sind. Die bekannten Geräte sind
nur für die Absolut-Messung ausgebildet.
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Um bei den bekannten Meßgeräten auch kleinste Werte ablesbar zu machen,
ist es erforderlich, daß die Anzeigeskalen gross ausgestattet werden, wobei dadurch
aber keine
handliche und gefällige Geräteform mehr erreicht werden
kann und durch die grossenübertragungswege von verschiedenen Hebeln oder dergleichen
erhebliche Reibungsverluste entstehen.
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Die Erfindung hat sich nun zur Aufgabe gestellt, ein Meßgerät zu schaffen,
welches eine hohe meßgenauigkeit besitzt, keinesfalls temperaturabhängig ist, leicht
und übersichtlich abzulesen ist und auch kleinste Toleranzwerte erfassen kann.
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Erfindungsgemäß gelingt dies dadurch, daß der Tastbolzen mindestens
während des meßvorganges mit einer meßwertübertragungseinrichtung in Wirkverbindung
steht und diese meßwertübertragungseinrichtung zur Betätigung mindestens eines den
Lichtdurchlaß von einer Lichtquelle zu Fotowiderständen regelnden bewegbaren Rahmens
ausgebildet ist, wobei die lichtempfindlichen Zellen mit dem Anzeigegerät zusammenwirken.
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Durch diese lichtempfindlichen Zellen wird eine hohe Meßgenauigkeit
erreicht, wobei schon bei kleinsten Bewegungen des den Lichtdurchlaß regelnden Schiebers
eine Veränderung der Anzeige erfolgt.
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Zweckmässig ist vorgesehen, daß die meßwertübertragungseinrichtung
als ein mittels einer Flachfeder schwenkbar am Gehäuse angeordneter Arm ausgebildet
ist, der im
Bereich der Angriffsstelle des kegelförmig zugespitzten
Bolzens eine Auflageplatte besitzt und an seinem freien Ende mit einem Schieber
zusammenwirkt. Durch diese erfi-2unosgemäße Ausgestaltung wird eine einfache Konstruktion
ohne vielfältige Obertragungsmittel erreicht. Bei dieser Anordnung können keine
Reibungsverluste auftreten, da die Lagerung der Teile ausschliesslich an Flachfedern
erfolgt.
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Durch die erfindungsgemäße Ausführung, daß der Tastbolzen einen parallel
zu diesem angeordneten Bolzen aufweist, der an seinem freien Endbereich kegelig
zugespitzt ist und mit einem am Gehäuse gelenkig gelagerten Arm der meßwettubertragungseinrichtung
zusammenwirkt, kann eine genaue mç'3wertübertragung erfolgen, wobei Abnützungserscheinungen
dadurch entgegengetreten wird, daß die Auflageplatte am Arm der meßwertubertragungseinrichtung
als Hartmetallplatte ausgebildet ist und daß auf das freie Ende des Armes ein Saphir
aufgesetzt ist, der auf einer m Sehieber angeordneten Hartmetallplatte aufliegt.
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Der Tastbolz. en ist in Zentrierspinnen geführt und durch eine Spiralfeder
in seiner Ruhelage gehalten, wobei vorgesehen ist, da# der Tastbolzen an seinem
oberen freien Endbereich einen Weicheisenkern aufnimmt,
der in eine
elektromagnetische Spule ragt. Durch diese Ausgestaltung kann während des MeSvorganges
der Federdruck ausgeglichen werden, sodaS eine Verschiebung des Tastbolzens in beiden
Richtungen ermöglicht ist.
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Erfindungsgemäß ist weiters vorgesehen, daß der Rahmen Ausnehmungen,
Ausschnitee oder dergleichen aufweist, wobei in diesen Ausnehmungen, Ausschnitten
oder dgl.
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Filmstreifen eingeklebt sind, und daß die Filmstreifen je zwei Strichrasterfelder
aufweisen, wobei zwei Ausnehmungen, Ausschnitte oder dgl. vorgesehen sind, die Fotozellen
oder Fotowiderständen verschiedener Maßgeräte bzw.
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Meßbereiche zugewandt sind. Durch diese Ausgestaltung wird erreicht,
daß bei elektrischen Meßgeräten ein Nonius-Ablesen möglich ist, was bis jetzt nur
bei festen meßstäben möglich war. Da die Offnungsgrösse bzw. die Differenz der beiden
mit Filmen versehenen Ausschnitte 1 : 10 beträgt, ist es möglich, auf der einen
Skala z. B. die Werte bis o, oo1 mm abzulesen und auf der anderen bis o, ooo1 mm.
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Weitere erfindungsgemäße Merkmale und bes. Vorteile gehen atis nachstehender
Beschreibung und den Zeichnungen hervor, Doch soll die Erfindung nicht auf das angeführte
Ausführungsbeispiel beschränkt sein.
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Es zeigen: Figur 1 das meßgerät von vorne gesehen im Schnitt ; Figur
2 eine Seitenansicht teilweise geschnitten dargestellt ; Figur 3 einen Horizontalschnitt
durch das meßgerät ; Figur 4 einen Schnitt nach der Linie I-I in Eig. 2 ; Figur
5 eine Draufsicht auf das Gehäuse des Tastbolzens teilweise geschnitten dargestellt
; Figur 6 und 7 ein Meßgerät von zwei verschiedenen Ansichten dargestellt.
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-Im unteren Bereich des Tastbolzens 1 ist eine Tastbolzenspitze 2
vorgesehen, wobei der Tastbolzen 1 in einer Spannhülse 3 geführt ist. Diese Spannhülsa
3 dient dazu, das meßgerät 4 z. B. im Schraubstock oder auf einem Ständer bzw. einer
Klemmvorrichtung festzuspannen.
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Die Spannhülse 3 ist gegenüber dem Gehäuse 5 in verschiebbar Art angeordnet,
wobei zu diesem Zweck die Spannhülse 3 eine Differentialmutter 6 aufnimmt bzw. selbst
ein Differentialgewinde aufweist. Durch diese Differentialmutter 6.
kann
der Abstand 7 verstellt werden, je nachdem, in welcher Richtung die Mutter 6 verdreht
wird.
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Bei diesem Verdrehvorgang ; : erschieben sich das Gehäuse 5 und die
die Spannhülse aufnehmenden Ringflachfedern 8, wobei diese in Pfeilrichtung 9 durchgebogen
werden. Diese Federn 8 sind dazu erforderlich, um eine Vorspannung des Gehäuses
5 gegenüber dem Gewinde der Differentialmutter 6 zu erreichen, damit ein Loden derselben
vermieden wird.
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Der Tastbolzen 1 wird durch eine Spiralfeder lo in seiner Ruhelage
gehalten, wobei sich diese Spiralfeder 10 an der Spannhülse 3 abstützt. Die Spiralfeder
1o versucht#, den Tastbolzen 1 in Pfeilrichtung 11 nach oben zu drucken.
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Zentrierspinnen 12 und 13 bewirken eine reibungslose Führung des Tastbolzens
1, besitzen jedoch eine so geringe Federkonstante, daß sie sich längs des Meaweges
desselben nicht bemerkbar machen.
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Im oberen Bereich des Gehäuses ist ein Topfmagnet 14 angeordnet, in
dessen Luftspalt ein Tauchmagnet bzw. Weicheisenkern 15 ragt. Wird die Spule unter
Spannung gesetzt, so wird der Weicheisenkern 15 in Pfeilrichtung 16 nach unten gedrückt.
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Er wirkt also über den Tastbolzen 1 der Feder 1o entgegen. Durch Einstellung
des Erregerstromes ist man in der, Lage, das ganze Meßsystem in ein labiles Gleichgewicht
zu bringen, d. h. praktisch schwerelos zu maXchen.
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Durch diese Ausgestaltung können also die bei einem meßvorgang bewegten
Massen vollkommen ausgeglichen werden. Die meßbewegung wird immer in Pfeilrichtung
16 nach unten gehen.
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Mit dem Tastbolzen ist eine Meßwert-Ubertragungseinrichtung verbunden.
Diese Meßwertubertragungseinrichtung ist im Wesentlichen als am Gehäuse 5 schwenkbar
gelagerter Arm 17 ausgebildet. Zur schwenkbaren Verbindung zwischen dem Gehäuse
5 und dem Arm 17 ist eine Blattfeder 18 angeordnet. Der Arm 17 schwenkt also beim
Zurücklegen einer Meßstrecke um den Drehpunkt 19. Dieser Arm 17 ist in keinem Lager
geführt und arbeitet daher reibungslos.
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Die Ubertragung des Tastbolzenweges auf den Arm 17 erfolgt ber einen
parallel am Tastbolzen 1 angeordneten ! und in seinem unteren Bereich kegelig zugespitzten
Bolzen 20, dessen Spitze 21 als Saphir ausgebildet ist. Diese Spitze 21 liegt beim
Meßuorgang auf einer am Arm 17 aufgesetzten Hartmetallplatte 22 auf. Beim gezeigten
Ausfuhrungsbeispiel
ist vorgesehen, daß der Abstand des Angriffspunktes
am Arm 17 vom Drehpunkt 19 ein Fünftel der ßrmlänge beträgt, sodaS eine meßwertübersetzung
von 1 : 5 erfolgt.
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Am freien Ende des Armes 17 ist wiederum ain Saphir 23 angeordnet,
der auf einer Hartmetallplatte aufliegt. Diese Hartmetallplatte 24 ist fest an einem
beweglichen Rahmen 25 verbunden. Dieser bewegliche Rahmen 25 wird dann durch die
Schwenkbewegung bzw. Auf-und Abbewegung des Saphirs 23 mitbewegt, wobei durch diese
Bewegung eine Regelung der Lichtdurchlaßöffnung von einer Lichtquelle zu Fotowiderständen
erfolgt. Dieser Vorgang wird noch eingehend beschrieben.
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In Fig. 2 ist das meßsystem in Ruhestellung, d. h., die Spiralfeder
1o hat das ganze System nach oben gedruckt und der Magnet 14 ist ausgeschaltet.
Durch Drehen der Differentialmutter 6 kann der Tastbolzen soweit vorgeschoben werden,
daß die Spitze 21 des Bolzens 2o auf der Hartmetallplatte 22 des Armes 17 aufliegt.
Das Gerät ist dadurch stoßgesichert. Wird der Magnet ausgeschaltet, wird die Ruhestellung,
wie in der Fig. 2dargestellt, eingenommen und es heben sich alle Spitzen bzw. Saphire
von ihren Gegenlagen an den Hartmetallplatten ab. Lediglich der Saphir 23 am freien
Ende des Armes 17 liegt weiterhin auf der Hartmetallplatte
24
auf) doch kann der Tastbolzen auf diesen Saphir 23 in der Ruhestellung keine Erschütterung
übertragen. Das Durchfedern der Blattfeder 18 kann keinen schädlichen Einfluss ausüben,
da dieu lediglich den Rahmen 25 verschieben konnte.
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Nachstehend soll nun ein Lichtventil beschrieben werden so wie die
möglichkeit der elektrischen Maßdehnung. In Fig. 4 ist ein Rahmen 25 gezeigt, der
im Wesentlichen viereckig ausgestaltet ist. Dieser Rahmen 25 besitzt Ausschnitte
26 und 27, in die Filmstreifen eingeklebt sind. Der Rahmen 25 selbst ist mittels
Blattfedern 28 mit dem Gehäuse 5 verbunden.
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Der Rahmen 25 kann sich also in Pfeilrichtung 29 je nach der Bewegung
des Armes 17 auf-und abbewegen.
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Anschläge bzw. Anschlagschrauben 3o begrenzen den weg des Rahmens
25, damit kein Schaden auftreten kann oder keine Uberdehnung erfolgt, sodaß die
Nullstellung im elektrischen System gewahrt bleibt. Die geringen kreisförmigen Bewegungen,
die die Hartmetallplatte 22 in Bezug auf die Spitze 21 durchfuhrt, und die Bewegungen
des Saphirs 23 gegenüber der Hartmetallplatte 24 sind so gering, und die Flächen
sind auch so glatt ausgebildet, da8 sie an der meßwertanzeige überhaupt nicht bemerkbar
sind.
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Eine reine Parallelbewegung führt der Rahmen 25 mit den Strichplatten
durch, was durch die Führung an eingespannten Blattfedern 28 erreicht wird. Ein
Bolzen 31 verbindet die beiden Blattfedern 28 miteinander, und durch die Einstellschraube
32 können die Blattfedern 28 wiederum vorgespannt werden, damit das Gewicht des
Rahmens und der beweglichen Teile vollkommen ausgeglichen ist.
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Das Lichtventil besteht im Wesentlichen darin, daß eine Lichtquelle
33 eine Strichplatte 34 durchleuchtet, die sich am Rahmen 25 befindet. Gegenüber
dieser Strichplatte 34 ist eine fest am Gehäuse 5 angeordnete Strichplatte 35 vorgesehen,
die es durch ein optisches System 36 gestattet, Fotozellen bzw. Fotowiderstände
37 zu beleuchten. Je nachdem, ob sich die Striche der festen und der beweglichen
Film-oderStrichplatte 34, 35 decken oder nicht decken, gelangt mehr oder weniger
Licht auf diese Fotowiderstände 37. Diese Fotowiderstände 37 stehen mit Drehspulmeßgeräten
38 in Verbindung, die die Toleranzwerte anzeigen.
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Beim Einstellen vor dem Meßvorgang wird beispielsweise das Endmaß
unter die Tastspitze gelegt. Jetzt muß die Tastspitze so eingestellt werden, daß
sich die
Blattfeder 18 des Armes 17 schon etwas nach unten durchbiegt,
sodaS jetzt, wenn das Meßobjekt grösser als das Endmaß ist, ein Zurückbiegen der
Blattfeder 18 erfolgt, und wenn das Meßobjekt kleiner als das Endmaß ist, eine geringe
weitere Durchbiegung erfolgt.
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Die kopierten Strichrasterfelder höchster Präzision als Mikromaßstab
gewährleisten eine dauernd gleichbleibende maßgenauigkeit. Die beiden Lichtstreifen
steuern eine davorliegende Lichtquelle und wirken so als Lichtventile für die dahiner
angeordneten Fotoelemente.
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Die Grosse des ventilgesteuerten Lichtes gestattet, ohne elektronische
Uerstärkung direkt beide më0dysteme zu betreiben. Die Meßtastachse oder der Meßbolzen
ist in zwei gegenläufigen Zentrierspinnen gelagert und kraftschlussig mit einem
Strichrasterfilm verbunden ; der zweite Streifen ist gehäusefest. Die vollkommen
reibungsfreie Lagerung schliesst Reibungsfehler, wie Lagerspiel, Umkehrspanne, Teilungs-und
Torsionsfehler aus. Die Meßachse ist in der Ruhelage eingezogen und wird durch einen
oberhalb eingebauten magneten, nach Betätigen eines Druckknopfes in Meßstellung
gebracht.
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Der Meßdruck ist einstellbar von 0 bis loo Gramm.
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Die magnetische Meßabtastung erhöht nicht nur die Lebensdauer der
Meßtastenspitze, sondern gibt auch beide Hände frei zum Einführen des meßobjektes.
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Der variable und genau einstellbare Meßdruck gestattet auch Elastizitätsmodul
und Durchbiegungsfaktor-Bestimmungen, Der Geber oder meßtaster in seiner stabilen,
wasser-und staubgeschützten Bauart hat die Grosse einer normalen Meßuhr mit 8 mm
Einspannschaft. Ob-erhalb des Einspannschaftes befindet sich eine Rändelmutter,
mit deren Hilfe die beiden Meßzeiger im Anzeigeteil hunter gleichzeitigem Betätigen
des Druckknopfes mit 0 eingestellt werden.
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Der Anzeigeteil mit seinen beiden Drehspulmeßsystemen wird different
gesteuert, d. h., eines der beiden Meßsysteme legt durch Auf-und Abanzeige den 1o-fachen
Weg zuruck,-wobei die farbenbemusterte Skala Ablesefehler ausschliesst.
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Nach dieser Methode wird das erstemal bewiesen, daß auch bei elektrischen
Meßgeräten ein Nonius-Ablesen möglich ist, was bis jetzt nur bei festen Maßstäben
möglich war.
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Diese Art gleicht einem Riesenmaßstab und erfordert deshalb keine
meßbereichsumschaltung. Das hat den grossen
Vorteil, daß bei 99/1oxo
noch genau so sicher 1/lu ooo abgelesen werden kann, wie am Nullbeginn der Messung.
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Die indirekt beleuchtete Skala der beiden Meßsysteme im Anzeigeteil
enthält weitere vier durch Schlitzschrauben verstellbare Toleranzzeiger, wovon zwei
mit plus (gelb) und minus (rot) im 1/1oo Bereich und 2 im 1/1oxo Bereich liegen
und folgerichtig eines der drei Leuchtfelder mit auswechselbarem Symbolzeichen in
den Farben rot, grün, gelb aufleuchten lassen.
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Ein Kipphebeldruckknopf auf dem Anzeigeteil drückt den Meßtaster des
Gebers in Meßstellung mit der Kraft des zuvor eingestellten magnetischen meßdruckes.
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In der Mitte des Anzeigenteils ist ein Drehgriff mit einer in 0 bis
loo Gramm geeichten Skala (eßdruck). Darunter befindet sich eine Steckerbuchse für
automatischen Steuerungsanschluss des Meptasters.
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Ein weiterer Kipphebel ist als Ein-und Ausschalter ausgebildet (Netzschalter).
Auf der Rückseite des Anzeigeteils befindet sich ausser dem Netzkabel, Sicherung
und Kabelsteckvorrichtung ; für den Meßgeber noch ein weiterer vierpoliger Anschluss
für ein Toleranzsignal und eine Sortiersteuerung.
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Soltte sich nach Jahren im Aufbau der Meßapparatur z. B. in Photoelementen
usw. eine Datenveränderung ergeben, wird das Brückengleichgewicht gestort, und die
beiden Meßzeiger weisen differente Datenangaben auf, dann kann der meßfehler sofort
wieder korrigiert werden durch die zwei auf der RUckseite verdeckten Schlitzschrauben
(Konektur), und ein Nachmessen oder Eichen entfällt.
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Zwei Glühlampen 12 Volt in Sofittenform normaler Bauart sind die einzigen
dem Verschleiß unterworfenen Teile der gesamten Meßeinrichtung und können ohne Offnen
der Gehäuse leicht ausgewechselt werden. m Patentansprüche