DE1623274A1

DE1623274A1 - Einrichtung zur verhinderung des durchhaengens an aufrissvorrichtungen

Info

Publication number: DE1623274A1
Application number: DE19671623274
Authority: DE
Inventors: Frederick S Schiler
Original assignee: Portage Machine Co
Current assignee: Portage Machine Co
Priority date: 1966-03-17
Filing date: 1967-03-16
Publication date: 1973-08-23
Also published as: GB1184806A; DE1623274C3; FR1514829A; DE1623274B2; US3501840A; CH459586A; GB1184805A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Meß- oder Aufrißvorrichtungen zum Markieren, Aufsuchen oder Messen von Stellen auf planen Oberflächen und richtet sich insbesondere auf eine solche Vorrichtung, bei der das Durchbiegen des Markierungs Aufsuch- oder Meßarmes infolge seines Gewichtes leicht zur Sicherstellung genauer Messungen kompensiert werden kann.

In den USA-Patentschriften 3 069 778 und 3 129 512 ^ sind Aufrißvorrichtungen beschrieben, die drei achaialc

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- - - l/r.iori-aen _[Art,7 §·, _{Abs 2 Nr}, _{Satz 3 fJesXnderungc;fle3 v}__{4 g |o}.

Bink AG Htm» 2436 · PMliehcckkonto: Dortmund 658« · T*legrtmm«n«chrllt: Bahrottmt« HanwwMttaieo/Babetzoat München

Messungen ermöglichen und im allgemeinen aus einem i^%ui3, einer auf dem Fuß montierten und mit ihm beweglichen Säule und einem von der Säule getragenen Arm bestehen, der in Achsrichtung der Säule verschiebbar ist. Dieser Arm trägt wiederum einen Querarm, der zu ihm in Querrichtung ver-" schiebbar ist und an einem Ende ein Schreibwerkzeug aufnimmt. Auf diese Weise wird der Querarm längs seiner Achse relativ zum Arm bewegt und ermöglicht ein Messen oder Schreiben längs einer Achse der Bewegung, während der Arm selbst längs der Achse der Säule beweglich ist

und damit ein Messen oder Schreiben längs-der-zweiten

Achse ermöglicht. Das Messen längs der dritten Achse erfolgt durch Bewegen des Fußes in gerader Richtung auf einem Tisch mit einer Reihe von rechtwinklig darin angebrachten Schlitzen.

Während diese Vorrichtungen im allgemeinen zufriedenstellend arbeiten, zeigen sich geringfügige Üngenauigkeiten bei Messungen infolge der Durchbiegung entweder des Querarmes und/oder der Säule..

Diese üngenauigkeiten können auf zwei.Wegen entstehen. Wenn beispielsweise die Querarme dieser Vorrichtungen voll nach irgendeiner Seite des Armes ausgefahren sind,' dann verursacht das Gewicht des Querarmes eine leichte Durchbiegung

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des Armes, was zu einer entsprechenden Üngenauigkeit Messung am äußersten Armende fuhrt«

Somit ist die Messungsungenanigkeit bis zu einem gewissen Grad proportional dem Abstand₉ in dem die Schreib- oder Meßeinrichtungen von der Säule entfernt sind, die als Lagerpunkt für den Arm gilt. Mimmt man an, daß die Meßvorrichtung an einem Ende des Armes sitzt, wenn der Arm zurückgezogen-ist, so daß das Meßende sich in der Nähe der Säule befindet, dann wirken selbstverständlich nur"minimale Kräfte auf dieses Ende und"'es tri1L in dessen auch nur eine entsprechend minimale Durchbiegung auf. Yfenn sich, jedoch die Meßvorrichtungen von der Säule wegbewegen, dann nehmen die Kräfte auf den Arm infolge des Gewichtes zu,und das äußere Side neigt zu einem Durchbiegen aus der horizontalen lage.

Zusätzlich zu der soeben behandelten Durchbiegung hat, wenn der Arm in der Nähe des oberen Endes der Säule steht und der Querarm ausgefahren ist, das Gewicht des Querarmes die weitere Neigung, die Säule selbst durchzubiegen.

Obwohl die oben erwähnte Durchbiegung minimal ist und im Normalfall bei Hundertsteln von Millimetern liegt

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(Hundertstel bis Tausendstel Zoll) werden Vorrichtungen dieser Art zum Anreißen oder Messen eehr präziser Muster verwendet und die erlaubten Toleranzen sind normalerweise derart, daß sie praktisch bei einer perfekten Messung liegen, so daß die oben erwähnten geringen Ungenauigkeiten doch ins Gewicht fallen.

Es hat sich nun gezeigt, daß, die zuerst erwähnte Durchbiegung dadurch beseitigt werden kann, daß man eine, verhältnismäßig starre langgestreckte Stange in d;em Querarm unterbringt und auf dem Querarm gegen diese Stange anliegende Druckvorrichtungen vorsieht, so daß bei Betätigung dieser Druckvorrichtungen eine Reaktionskraft auftritt, die ein Durchbiegen des Querarmes hervorruft, so daß damit ein Durchbiegen des Querarmes kompensiert werden kann. Tatsächlich wird der normalerweise gerade Querarm bis zu einem bestimmten Bogenmaß durchgebogen oder gekrümmt. Wenn sich nun der Arm von der zurückgezogenen in die vorgeschobene Stellung bewegt, dann wird sein äußeres Ende fortschreitend angehoben und gleicht damit die Durchbiegung aus, die normalerweise auftreten würde. Dies führt zu einer geraden Linie auch bezüglich, des am meisten gestreckten Punktes.

Es hat sich ferner herausgestellt, daß die Durchbiegung der

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senkrechten Säule dadurch kompensiert werden kann, daß man eine Hilfssäule vorsieht, welche den.Fuß und.das obere Ende der Säule verbindet und nicht parallel zur Säule angeordnet ist. Der Nutzeffekt dieses Gliedes ist die Bildung eines Vierecks, dessen Seiten durch den Fuß, die Säule, die Hilfssäule und das Verbindungselement am oberen Ende von Säule und Hilfssäule gebildet werden.

Dieses Viereck hat in Wirklichkeit die Form eines abgeschnittenen Dreiecks und ermöglicht es der Hilfssäule den Kräften entgegenzuwirken, welche die Säule durchzu-' biegen suchen, und die Durchbiegung so zu steuern, daß eine genaue Messung durch den Arm siehergestellt ist.

Auf diese Weise können beide Durchbiegungen mit den eben erwähnten Kompensationsvorrichtungen kompensiert werden, die einander normalerweise zur Sicherstellung der Genauigkeit der Messung ergänzen. Bei Verwendung in besonderen Vorrichtungen kann jedoch jedes dieser Mittel getrennt benutzt werden, um die ihm zugewiesene besondere Aufgabe zu lösen. '

Die Zeichnungen zeigen in

Pig. 1 eine perspektivische Ansicht der verbesserten .Anreißvorrichtung;

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SAD ORSQIWAt

Pig. 2 einen Querschnitt durch den Querarm der Anreiß-. vorrichtung, und zwar längs der Linie 2-2 der .HLg-15

Fig. 3 und 4 scheraatische Darstellungen zur Wiedergabe der Wirkung der Kompensationsvorrichtung auf die Säulej und in

5 "bis 7 scheraatisehe Darstellungen zur Wiedergabe der Wirkung der Kompensationsvorrichtung auf den Querarm. ~

In den Zeichnungen und insbesondere in Fig. 1 ist die verbesserte Anreißvorrichtung mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet und'enthält einen Fuß 20, eine davon nach oben vorstehende Säule 40, einen an der Säule verschiebbaren Arm 50, einen am Arm 50 verschiebbaren Quer arm 60 und eine Kompensationsstange 70, welche den Fuß 20 und das Oberteil der Säule 40 verbindet.

Der Fuß 20 weist eine Skala 21 auf, welche an einem Ende des Fußes angeordnet ist. An dieser Skala ist ein (Anschlag 22 befestigt.

Der Fuß 20 ruht auf einem Tisch 11, welcher eine Reihe von

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Schlitzen oder. Rillen 30 land 31 aufweist, die rechtwinklig zueinander auf dieser Oberfläche angeordnet sind. Der Anschlag 22 am Fuß 20 kann in die Schlitze eingreifen, so daß eine geradlinige Bewegung des Fußes durch einfaches Ziehen desselben längs der Schlitze durchgeführt werden kann, wobei die Messungen auf der Skala 21 zur Erzielung der einen Meßachse vorgenommen werden.

Von dem Fuß 20 erhebt sich eine mit ihm verbundene Säule 40, die. ebenfalls eine längs ihrer Längsachse verlaufende Skala "4-1 aufweist. -^Birese—Säule t-versehiebbar-einen Arm 50 und dieser Arm ist längs der Längsachse der Säule mit Hilfe eines Knopfes 52 einstellbar, wobei das Ausmaß der Bewegung durch die Skala 41 gemessen wird, was die zweite Meßachse ergibt.

Barüberhinaus trägt der Arm 60 an den entgegengesetzten Enden vergrößerte Abschlußglieder 61 und 62, wobei das Abschlußglied 62 nur aus einem Plansch besteht, der das . vollständige Abziehen des Querarmes von der Konsole verhindert, während das andere Abschlußglied 61 eine Ifieß- oder Schreibvorrichtung 61a und 61b trägt, die zum Anreißen eines Musters, auf einem iOrmstück verwendet werden kann, wie es in den beiden in der Beschreibungseinleitung erwähnten USA-Patentschriften im einzelnen auseinandergesetzt ist..

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Die Säule 40 trägt eine Abschlußkappe oder -platte 4 3, die an ihrem oberen Ende 42 befestigt ist und senkrecht zur Säulenachse vorsteht. Diese Abschlußkappe 43 trägt ein Gewindestück 44 am vorstehenden Teil. Ein Ende einer Kompensationsstange 70 ist in dieses Gewindestück 44 eingeschraubt und am anderen Ende auf dem Fuß 20 befestigt. Die Stange 70 ist dabei so angeordnet, daß sie nicht parallel zur Längsachse der Säule 40 verläuft und es entsteht somit ein Viereck mit den Seiten Fuß 20, Säule 40, Stange-70 und Platte 43, welches im allgemeinen die Form "eines abgestumpften rechtwinkligen" Dreiecks"aufweist. Die Schraubverbindung zwischen der Stange 70 und dem Gewindestück 44 ermöglicht es, die Säule in die richtige senkrechte Stellung vor Aufnahme der Arbeit zu bringen, da durch Einstellung an dieser Stelle der durch die Stange 70 gebildete Schenkel des Vierecks in gewünschter V/eise verlängert oder verkürzt und damit die Säule 40 entsprechend ausgerichtet werden kann.

Ist die Säule erst einmal richtig ausgerichtet, dann ermöglicht diese Konstruktion die Kompensation der Säulendurchbiegung, wie sich schematisch aus Fig. 3 ergibt. Wird somit der Arm 60 nach oben gefahren und nach rechts bezüglich der Säule 40 ausgefahren, -dann zieht das Gewicht des Armes das Oberteil 42 der Säule nach rechts und

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würde zu einem Durchhängen des Endes 61 des Armea 60 führen. Da jedoch die Basis 90° Winkelbeziehung zwischen der Säule 40 und der Platte 43 fest ist, werden alle diese Glieder, wie gestrichelt in Fig. 3 angedeutet, nach rechts gezogen. Auf diese Weise wird der Verbindungspunkt zwischen nichtstreckbarer Stange 70 und Platte 43 angehoben und der Verbindungspunkt zwischen Säule 40 und Platte 42 abgesenkt. Diese Bewegung der Stange 70 nach rechts führt zu einer Kraft, die nach oben gegen die Platte 43' an der ' Verbindungsstelle von Platte 43 und Stange 70 wirkt. TJm die 90° Winkelbeziehung zwischen Platte 43 und Säule 40 aufrecht zu erhalten, wird dann die Säule so unter Zwang gesetzt, daß sie sich nach rechts durchbiegt, wie es gestrichelt angedeutet ist..

Da der Arm 60' auf der Säule 40 gelagert ist, führt dies zu einem Anheben seines äußeren Endes 61 und damit zu einer Kompensation der Durchbiegung, die sonst auftreten würde.

Bei der Darstellung nach Pig. 4 findet die Maschine mit am linken Ende 62 des Armes 60 sitzendem Schreiber Verwendung oder dort, wo ein Schreiber auf beiden Enden des Armes angebracht wird. Die Zeichnung zeigt schematisch die Wirkung des Hochfährens und Ausfahrens des Querarms

in die äußerste linke Stellung.
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Hier wird jedoch das o"bere Ende 42 der Säule 40 nach linlco bewegt und unter seine ursprüngliche Ebene abgesenkt und zieht die Platte 43 und die Stange 70 mit sich. Infolge der festen Beziehung zwischen diesen Gliedern wird der Verbindungspunkt zwischen Stange 70 und Platte 43 ein größeres Stück gesenkt als derVerbindungspunkt zwischen Säule 40 und Platte 43. Um die Winkelbeziehung zwischen Säule · 40_r Platte 43 und Stange 70 zu kompensieren, wird die Säule so unter Spannung gesetzt, daß sie sich nach links, wie gestrichelt in Fig. 4 wiedergegeben, ""oRirchbiegt."."

Dies hat ein Anheben den Endes 62 den Armen 60, der an der Säule 40 sitzt, zur Folge und damit eine Kompensation der Durchbiegung gegenüber der Horizontalen, die sonst auftreten würde.

Selbstverständlich sind die schematischen Darstellungen der Pig. 3 und 4 so gewählt, daß eine übertriebene Durchbiegung der Säule : 40 entsteht. Dies dient nur für Illustrationszwecke, wobei es selbstverständlich ist, daß die tatsächliche Durchbiegung nur in der Größenordnung von Hundertstel Millimetern (Hundertstel oder Tausendstel Zoll) liegt.

Neben ä&n oben besohriebenen Kompensationsvorrichtungen

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für die Säule 40 ist auch der Arm 60 mit zusätzlichen in ihm untergebrachten Kompensationsvorrichtungen versehen, welche denjenigen Durchhang kompensieren, der sonst auftreten würde, sobald der Querarm 60 in die Stellung nach Fig. 1 ausgefahren ist. ' .

Zu diesem Zweck ist der Querarm 60 hohl ausgebildet, um teleskopartig eine Stange 80 aufzunehmen, welche sich im wesentlichen über die Gesaratlänge des Armes 60 erstreckt und vergrößerte Abschlußstücke 81 und 82 aufweist, wäfe^eaä deren Durchmesser im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des Armes 60 ist, so daß ihre Umfange gegen die Innenoberfläche des Armes 60 anliegen, wie Fig. 2 erkennen läßt.

Einstell- oder Feststellschrauben 81a und 82a dienen zur Festlegung der Enden 81 und 82 der Stange 80 innerhalb des Armes, obwohl sie,weggelassen werden können, falls ausreichend enge Toleranzen aufrechterhalten werden.

Im Abstand von dem Ende 62 des Armes 60 entsprechend im wesentlichen dem Abstand der Rollen in der Säule 50 befindet sich eine GewindeÖffnung 64, die mit dem Inneren des Armes in Verbindung steht. Eine Stellschraube 90 ist in diese Öffnung 64 des Armes 60 eingeschraubt und sitzt

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mit ihrem Kopf 91 vollständig innerhalb der Öffnung Auf diese V/eise ragt der Kopf der Schraube 90 nicht über die Oberfläche des Armes 60 vor und der Arm 60 kann¹ somit· frei und quer zur Konsole 50 verschoben werden.

Ist die Sphraube 90 auf diese Weise bezüglich des Querarmes 60 unterstützt^ dann kann sie für den Ausgleich des Durchhanges Verwendung finden, indem man sie einfach in der für den Innenvorschub erforderlichen richtigen Richtung dreht. Greift das innere Ende 92 auf die Stange 80, dann führt eine weitere Einwärtsbewegung zur Erzeugung einer Reaktionskraft, die gegen den Arm 60 in Richtung des Pfeiles 100 aufgebracht wird.

Das Ergebnis dieser Reaktions- oder Gegenkraft gegen den Arm 60 ist die Durchbiegung des Armes 60 in eine vorbestimmte ausgebogene Stellung, die strichpunktiert in Fig. 2 angedeutet ist, wobei das Ende 61 des Armes 60 durch diese Durchbiegung derart angehoben wird, daß ein Durchhang am äußersten Ende kompensiert wird. Die Einstellung der Schraube 90 vom Ende 62 des Armes 60 über einen Abstand annähernd dem Abstand der Rollen der Konsole 50 stellt sicher, daß der Druck an dem Punkt aufgebracht wird, an welchem die größte Durchbiegung des Armes 60 aufgrund der Schwerkraft auf das Ende 61 normalerweise ausgeübt wird, wenn das Ende 61 ausgefahren ist. Dies stellt

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eine maximale Gegendurchbiegung am äußeren Ende 61 des Armes sicher. Ist die oben beschriebene Maßnahme durchgeführt, dann ist der Arm 60, der um den Berührungspunkt mit der Schraube 90 durchgebogen ist, nicht mehr gerade, sondern so deformiert, daß er von der Serte gesehen einen Bogen darstellt. Die Bewegung der Auflagerstelle des Armes durch Bewegung des Armes relativ zur Konsole aus der zurückgezogenen in die vorgestreckte Stellung führt somit zu einer Änderung des Hochstehens dieses Armendes infolge der bogenförmigen Gestalt des Armes*

Geht man davon aus, daß keine Schwerkraft auf den Arm 60 wirkt, wenn der Arm vcLl zurückgezogen „ist und das Ende 61 in der Nähe der Säule 40 steht und nur schwach über der Horizontalen angeordnet ist, dann hebt sich beim Ausfahren des Armes das äußere Ende 61 weiter über die Horizontale infolge der festen Krümmung des Armes 60. Tatsächlich jedoch wirken Schwerkräfte auf den Arm und der Arm unterliegt steigenden Durchbiegungskräften, die ihn unter die Horizontale zwingen wollen, je weiter sein äußeres Ende gegenüber der Säule 40 ausgefahren wird. Diesen Kräften wird jedoch durch, die Aufbiegung des Armes entgegengewirkt, so daß der vorstehende Teil des Armes zu jedem Zeitpunkt eine horizontale gerade Linie für genaue -■ Messungen durchfährt. . ·

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Dies ist echematisch in den Fig. 5 bis 7 dargestellt, wobei der durchgebogene Arm 60 sich aus der voll zurückgezogenen Stellung (Fig. 5) über eine Zwischenatellung (Pig, 6) und schließlich in eine voll ausgefahrene Stellung (Fig. 7) bewegt.

Auch hier ist selbstverständlich das Ausmaß der Durchbiegung zur besseren Veranschaulichung stark übertrieben dargestellt. Die eigentlichen Abstände sind in Hundertstel Millimeter (Hundertstel oder Tausendstel Zoll) meß

Durcli die erfindungsgeraäße Kompensationsvorrichtung .* im Inneren des Querarmes kann somit die Durchbiegung infolge des Armgewichtes kompensiert werden und es lassen sich genaue Messungen durchführen.

. Durch die !Compensationsstange, die den Fuß und das obere Ende der Säule verbindet, läßt sich eine Durchbiegung am Armende verhindern, die durch das Durchbiegen der Säule erfolgt,

Die Kompensationseinrichtungen wurden anhand einer Vorrichtung erklärt, die an einem Ende des Armes-60 eine Meßvorrichtung 61 trägt. Selbstverständlich ist

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^!das erfindungsgemäße Prinzip auch anwendbar, wenn auch am Ende 62 eine Meßeinrichtung angebracht ist. In diesem Falle verwendet man ein Paar von der Stellschraube 90 ähnlichen Schrauben, die wie die Schraube 90 im Abstand vom Ende 62 im Abstand von den Enden 61 und 62 angeordnet sind oder man setzt sie in die Mitte des Querarmes 60. In jedem Falle ist ihre Wirkungsweise im Hinblick auf den Kompensationrszweck ähnlich derjenigen der Schraube 90.

" ScKLießllch ist noch darauf hinzuweisen, daü das : Erfindungsprinzip zwar grundsätzlich anhand einer Anreißvorrichtung erörtert wurde, daß es aber in gleicher Weise auf Inspektionsvorrichtungen anwendbar ist, wo man ebenfalls auf eine Durchbiegung infolge eines Armgewichtes trifft.

Während die Erfindung im Zusammenhang mit einer Meßoder Anreißvorrichtung beschrieben wurde, die längs dreier Achsen verschiebbar ist, ist es selbstverständlich, daß das Erfindungsprinzip eine ähnliche Anwendbarkeit auch auf anderen Gebieten hat. So kann man die vom Arm 60 getragenen Kompensationseinrichtungen in irgendeiner Anreiß- oder Meßvorrichtung anwenden, wo ein Arm von einer festen Oberfläche, beispielsweise · einer Wand, vorsteht. —ν

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Die Erfindung ist somit nicht auf Meß-, Anreiß- oder Markierungsvorrichtungen beschränkt, sondern kann auc h in anderen Vorrichtungen Anwendung finden, beispielsweise bei einem Schweißarm, der ebenfalls einer Durchbiegung unterliegen kann.

Patentansprüche:

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Claims

P a t e η t a η's pr ü c h e .:

1. Kompensationseinrichtung für Meß-, Anreiß- oder Markierungsvorrichtungen, bestehend aus einem Fuß, einem sich vom Fuß rechtwinklig dazu erhebenden Stan- i der, einer längs der Achse dieses Ständers beweglichen Konsole und einem senkrecht zum Ständer in der Konsole ' beweglichen, am Ende eine Meß-, Schreib- oder Markierungsvorrichtung tragenden-Arm, gekennzeichnet durch Kompensationseinrichtungen zur Kompensation der Durchbiegung an Ständer (40) und/oder Arm (60) bei voll nach 'einer Seite ausgefahrenem Arm (60).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g, e k e η η zeichnet , daß zwischen dem Fuß (20) und dem oberen Ende (42) des Ständers (40) eine Stange (70) in nicht paralleler Anordnung zum Ständer (40) ange- ' ordnet ist.

3· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (70) an einem ihrer Enden verstellbar befestigt ist.

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4. Vorrichtung nach Anspruch. 3, dadurch gekennzeichnet , daß am oberen Ende (42) des Ständers*" (40) ein Auslegerarm (43) vorgesehen ist, der in einer Gewindebuchse (44) das mit Gewinde (72) versehene Ende der Stange (70) verstellbar aufnimmt.

5t Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, , daß im Arm (60) eine an ihren Enden (81, 82) mit dem - Arm (60) verbundene Stange (80) angeordnet ist und gegen die Stange (80) und den Arm (60) sich abstützende Druckeinrichtungen (90) vorgesehen sind.

. 6« Vorrichtung nach Anspruch |5, dadurch g e k e η η ζ β ic h'η e t , daß die Druckeinrichtung (9Ö) aus einer in einer Gewindebohrung (64) im Arm (60) eingeschraubten Stellschraube (90) besteht, die sich mit . ihrem freien Ende (92) gegen die Stange (80) legt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch g e Ic e η n-. zeichnet, daß der Durchmesser der Stange (80)

wesentlich kleiner als der Innendurchmesser des Armes (60) ist und die Stange an ihren beiden Enden vergrößerte Planschen (81, 82) mit einem dem Innendurchmesser der Stange (60) entsprechenden Außendurchmesser trägt und

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diese Flanschen (81, 82) durch Stellschrauben (81a, 82a) im Inneren des Armes (60} fixiert sind·

8· Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7, /dadurch g e k β η η ζ e i c h η e t , daß die Stellschraube (90) in'der Nähe des der Meßvorrichtung abgewendeten Endes des Armes (60). in solchem Abstand angeordnet ist* daß sie in der Nähe des Auflagerpunktes des Armes liegt, wenn der Arm bezüglich der Konsole (50) in seiner am weitesten ausgefahrenen "" Stellung steht.

9, Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 8, für eine Meß-, AnreiS- oder ähnliche Vorrichtung mit an beiden Enden des Querarraes sitzenden Anreiß-

- oder ähnlichen Einrichtungen, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß zwei auf die Innenstange (80) drückende Stellschrauben (90) vorgesehen sind.

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