DE2162683A1 - Messvorrichtung - Google Patents

Messvorrichtung

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DE2162683A1 DE2162683A DE2162683A DE2162683A1 DE 2162683 A1 DE2162683 A1 DE 2162683A1 DE 2162683 A DE2162683 A DE 2162683A DE 2162683 A DE2162683 A DE 2162683A DE 2162683 A1 DE2162683 A1 DE 2162683A1
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Description

Dipl.-Ing.
Rudolf Busselmeier Dipl.-Ing.
Rolf Charrier _ Augsburg, den 15. Dezember 1971
Patentanwälte
Augsburg 31 · Rchlingenetraße Postfach 242
Postsdleckkonto; München Nr. 7«39 5919/07/Ch/sr
Hugo Sachs Elektronik KG 78OI Hugstetten Am Bahnhof
Me ßv orrichtung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung des Weges eines Meßobjekts bei einer am Meßobjekt wirkenden Kraft,wie beispielsweise bei Muskeluntersuchungen zur Messung auxotonischer Kontraktionen und bei Zahnbeweglichkeit sunter suchungen zum Messung der Zahnbewegung in Abhängigkeit einer auf den Zahn wirkenden Kraft.
Bei Messungen der Muskeltätigkeit ist es äußerst problematisch, auxotonische Kontraktionen des Muskels zu erfassen. Bei einer auxotonischen Kontraktion handelt es sich um die Kraftentwicklung des Muskels bei gleichzeitiger Veränderung seiner Länge. Zu diesem Zweck ist es bekannt, Biegestäbe einzusetzen, deren Durchbiegung
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über Dehnmeßstreifen gemessen wird. Die Durchbiegung ist hierbei ein Maß für den Weg und der vom Muskel aufgebrachten Kraft, die am Biegestab wirkt. Derartige Messungen sind sehr zeitraubend, da der zu messende Muskel eine bestimmte Vordehnung aufweisen soll. Derartige Vordehnungen werden meist durch Gewichte erzeugt, die über eine Umlenkrolle mit dem Biegestab verbunden sind* Weiterhin muß bei derartigen Messungen das Organgewicht berücksichtigt werden, was meist ebenfalls durch einen bestimmten Gewichtsausgleich erfolgt. " Die Messung und die umfangreichen und zeitraubenden Einstellarbeiten können nur an einem stationären Arbeitsplatz durchgeführt werden, was bedingt, daß der zu untersuchende Muskel bzw. das Tier, an welchen Muskeluntersuchungen durchgeführt werden sollen, an diesen Meß- und Arbeitsplatz verbracht werden müssen.
Die gleichen Probleme entstehen bei der Untersuchung der Atembewegung des Thorax. ι
Bei der zuvor erwähnten Untersuchung der Zahnbeweglichkeit wird der Zahn mit einer gewissen Kraft be- h lastet und die Bewegung des Zahnes in Abhängigkeit von der Belastung und der Zeit gemessen. Bei diesen Messungen wird der zu messende Zahn auf seiner Rückseite mit dem Nachbarzahn über einen Dehnmeßstreifen verbunden und sodann der zu messende Zahn mittels Gewichten belastet. Auch diese Messungen sind sehr zeitraubend und zudem ungenau. Es ist schwierig, den Zahn mit den Gewichten genau senkrecht zur Zahnachse zu belasten. Zudem ist es erforderlich, daß bei der Messung der Zahn eine bestimmte räumliche Lage einnimmt und zumindest während der Zeit der Gewichtsbelastung beibehält.
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Aus dem Vorstehenden ergibt sich die Aufgabe, eine Meßvorrichtung zu schaffen, bei welcher die verschiedenen zuvor erwähnten Meßarten durchführbar sind. Die Meßvorrichtung sollte insbesondere Messungen an jedem beliebigen Ort ermöglichen. Es soll möglich sein, daß bei dem zu messenden Objekt eine Vordehnung oder Vorlast aufbringbar ist. Weiterhin soll es möglich sein, Wegänderungen zu messen, die auftreten, wenn entweder auf das zu messende Objekt eine Kraft ausgeübt wird,oder wenn, wie beispielsweise bei Muskeluntersuchungen das zu messende Objekt selbst eine Kraft entwickelt.
Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einem Gehäuse eine Feder angeordnet ist, die sich einerseits am Gehäuse, andererseits an einem ersten Meßstab abstützt, mit einem ersten Geber zur Messung der an der Feder wirkenden Kraft und mindestens einem zweiten Geber zur Messung der Relativbewegung zwischen dem ersten und dem hierzu parallelen zweiten Meßstab, der im Gehäuse mit einer vernachlässigbar geringen Rückstellkraft geführt ist, wobei der erste Meßstab am Meßobjekt und der zweite Meßstab an einem hierzu festen Bezugspunkt angreift. ■ ■
Eine derartige Meßvorrichtung erlaubt die Durchführung der verschiedensten Meßarten, wie nachfolgend noch näher erläutert wird.
Vorzugsweise ist ein zum zweiten Geber gleichartiger Geber und ein zum zweiten Meßstab gleichartiger dritter Meßstab vorgesehen, die jeweils beidseits des ersten Meßstabes angeordnet sind, wobei die Abstände des zweiten
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59i9/O7/Ch/sr - 4 - 15. Dezember I97I
und des dritten Meßstabes zum ersten Meßstab gleich sind.
f e
••■■urcii ei i ορό Maßnahmen ist es möglich, Messungen ■us der freien Hand durchführen zu können, ohne daß bei einem evtl. Verkanten der Meßvorrichtung gegenüber dem zu messenden Objekt Fehler in der Messung des Weges auftreten.
\ Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Meßvorrichtung.
In einem Gehäuse 1 ist angeordnet eine auf Zug und/oder auf UrucMbeanspruchbare Feder 2, die vorzugsweise austauschbar angeordnet ist und gegen eine vorzugsweise gleichlange Feder mit anderer Kennlinie austauschbar ist. Diese Feder 2 ist einmal mit dem Gehäuse 1 und zum anderen mit einem ersten Meßstab 3 verbunden. Dieser Meßstab 3 steht mit seinem anderen Ende in Verbindung mit dem zu messenden Objekt k.
Am ersten Meßstab 3 ist vorgesehen ein erster Geber " 5t "6, wobei es sich im gezeigten Beispiel um einen induk« tiven Geber handelt, dessen Spule 6 gehäusefest ist und dessen Kern 5 auf dem Meßstab 3 angeordnet ist. Anstelle eines induktiven Gebers kann auch ein kapazitiver Geber vorgesehen.sein*
Im Gehäuse 1 ist weiterhin vorgesehen ein zweiter Meßstab 7» der im Gehäuse 1 mit nur einer sehr geringen !Rückstellkraft gehalten bzw. geführt ist. Zwischen dem ersten Meßstab 3 und dem zweiten Meßstab 7 ist ein zweiter Geber 8, 9 vorgesehen. Bei dem zweiten Geber 8, 9 handelt es«sich im gezeigten Beispiel ebenfalls um einen
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induktiven Geber, wobei die Spule 9 starr mit dem ersten Meßstab 3 verbunden ist und sich der Kern 8 auf dem zweiten Meßstab 7 befindet. Der Meßstab 7 wird bezüglich des Gehäuses 1 gehalten durch zwei relativ weiche Federn 10,und 11. Die Kraft der Federn 10, 11 ist, gleiche Auslenkung vorausgesetzt, vernachlässigbar gering gegenüber der Kraft der Feder 2.
Der zweite Meßstab 7 stützt sich ab an einem Bezugspunkt 12, welcher gegenüber dem zu messenden Objekt 4 fest ist.
Wie schon beim ersten Geber 5, 6 erwähnt, kann auch der zweite Geber 8, 9 ein kapazitiver Geber sein.
Im Gehäuse 1 ist weiterhin angeordnet ein dritter Meßstab 13, zusammen mit einem dritten Geber lA, 15· Der dritte Meßstab 13 wird bezüglich des Gehäuses 1 gehalten durch weiche Federn 16, 17.<
Die Teile 13 bis 17 sind identisch mit den Teilen 7 bis 11. Die beiden Spulen 9 und 15 sind miteinander und mit dem Stab 3 über ein starres Verbindungsteil l8 verbunden. Die starre Verbindung zwischen dem Verbindungsteil l8 und dem ersten Meßstab 3 ist lös^bar ausgebildet, so daß nach Lösen dieser Verbindung eine bestimmte Justiermöglichkeit gegeben ist. Zu erwähnen ist noch, daß sich der dritte Meßstab 13 an einem Bezugspunkt 19 bestützt, der relativ zum Meßobjekt k fest ist.
Mit der Meßvorrichtung können beispielsweise folgende Messungen ausgeführt werden: Ein Ende eines zu messenden Muskels 1st mit dem vorderen Ende des ersten
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Meßetab« 3 verbunden· Da« ander« Ende de· Muskel* liegt an einem ortsfesten Punkt, der starr verbunden ist mit den festen Bezugspunkten 12 und 19· Um dem Muskel eine bestimmte Vordehnung zu geben, wird das Gehäuse 1 vom Muskel vregbewegt, so daß die Feder 2 teilweise gespannt wird. Die Spannung der Feder 2 und damit die auf den Muskel ausgeübte Kraft wird über den Geber 5* 6 gemessen. Bei dieser Kraft findet gleichzeitig eine Längenänderung des Muskels statt, die sich in einer Verschiebung dt>s Meßstabes 3 relativ zu den Meßstäben 7 und 13 auswirkt. Diese Längenänderung * des Muskels, die allerdings für die Messung der auxotonischen Kontraktion des Muskels von sekundärer Bedeutung ist, kann gemessen werden über die Geber 8, 9 und 14, 15·
Nach Aufbringen dieser Vordshimng auf den Muskel kann nunmehr dessen auxotonische Kontraktion gemessen werden. Der Muskel übt hierbei eins Kraft aus, wobei er sich gleichzeitig zusanü^ensieht. Diese Kraft und die gleichzeitige Veränderung der Länge des Muskels wird vom ersten Meßstab 3 aufgenomuian, und somit an die Feder 2 weitergegeben. Die Verlängerung der Feder 2 ist das Maß der vom Muskel aufgebrachten Kraft, die gemessen k werden kann über den Geber 5, 6. Die hierbei auftretende Wegänderung wird erfaßt über die Geber 8, 9 und 14, I5.
Bei Messungen der Atembewegungen des Thorax wird der Meßstab 3 auf den Thorax aufgesetzt, während die Meßstäbe 7 und 13 sich auf ortsfesten Bezugspunkten abstützen, die fest verbunden sind mit der Auflagefläche, auf welcher der Thorax liegt. Entsprechend dem Andruck, der auf das Gehäuse 1 ausgeübt wird, wird der Thorax mit einer Kraft vorbelastet, wobei diese Vorlast sich in einem Zusammendrücken der Feder 2 auswirkt. Die bei der Atembewegung des Thorax entstehenden Kräfte werden über dan Geber 5t6 gemessen, während die Wegänderungen, d.h., das Ausdehnan
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und Zusammenziehen des Thorax über die Geber 8, 9 bzw. 14, 15 gemessen werden.
Bei der Messung der Zahnbeweglichkeit wird der Meßstab 3 »uf dem zu messenden Zahn aufgesetzt, während sich die Meßstäbe 7 und 13 auf den benachbarten Zähnen abstützen. Ein auf das Gehäuse 1 ausgeübter Druck, der dann auch am zu messenden Zahn liegt, führt zu einem Zusammenpressen der Feder 2, wobei diese Kraft über den Geber 5» 6 gemessen wird. Die hierbei auftretende Ausweichbewegung des Zahnes kann gemessen werden über die Geber 8, 9 und l4, 15. Im gezeigten Beispiel stellt die Linie k den zu messenden Zahn dar, während die Linien 12 und 19 die Nachbarzähne darstellen, die als feste Bezugspunkte relativ zum Zahn k dienen.
Mit dem Gerät sind jeweils Messungen möglich, bei denen die Meßvorrichtung von Hand gehalten wird. Fehlmessungen bei der Wegmessung infolger eines Verkantens der Meßvorrichtung können ausgeglichen werden bei Verwendung von zwei Weggebern 8, 9 bzw. l4, 15· Die Signale dieser beiden Weggeber werden in eine Delta-Schaltung gegeben, deren Mittelwertbildung den genauen Wert der Wegänderung ergibt.
Soll eine bestimmte Vordehnung oder eine bestimmte Vorlast auf das Meßobjekt, aufgebracht werden, findet üb1ichervweise eine Relativbewegung zwischen dem Meßstab 3 und den Meßstäbe 7 und 13 statt. Um diese Relativbewegung bei der eigentlichen Messung auszugleichen, kann das Verbindungsteil l8 relativ zum ersten Meßstab 3 längs des Maßstabes 3 verschoben werden entsprechend der Wegänderung bei dor Vordehnung oder der Vorlast.
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Ist die Feder 2 relativ steif ausgeführt, ist es mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, auch isometrische Kontraktionen des Muskels zu messen.
Die Meßvorrichtung ist überall dort angebracht, wo am Meßobjekt wirkende Kräfte oder vom Meßobjekt aufgebrachte Kräfte zu einer zur jeweiligen Kraft nicht proportionalen Wegänderung führen· Die Meßvorrichtung ist insbesondere dort angebracht, wo die Wegänderungen infolge einer am Meßobjekt wirkenden Kraft oder einer F vom Meßobjekt aufgebrachten Kraft zeitlich verschoben oder gedehnt gegenüber dem Beginn des Auftretens der Kraft verlaufen. Von großem Vorteil sind die verschiedenen Einsatzmöglichkeiten der Vorrichtung, wobei Messungen mit der Vorrichtung von der freien Hand aus ausgeführt werden können. Hierbei sind Messungen möglich, wo die Feder 2 entweder auf Druck oder auf Zug beansprucht ist.
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Ansprüche - 9 -

Claims (1)

  1. Dipl.-Ing.
    Rudolf Busselmeier « ο
    Dipi.-ing. " 2162683
    Rolf Charrier Augsburg, den 15. Dezember I971
    Patentanwälte
    Augsburg 31 · Rehlingenstraße β Postfadi 242
    PoiUdledikonto: München Nr. 74539
    5919/07/Ch/sr
    ANSPRUCHS
    Vorrichtung zur Messung des Weges eines Meßobjekts bei einer am Meßobjekt wirkenden Kraft, wie beispielsweise bei Muake!Untersuchungen zur Messung auxotonischer Kontraktionen und bei Zahnbeweglichkeitsuntersuchungen zur Messung der Zahnbewegung in Abhängigkeit einer auf den Zahn wirkenden Kraft, gekennzeichnet durch eine sich einerseits an einem Gehäuse, andererseits an einem ersten Meßstab abstützende Feder mit einem ersten Geber zur Messung der an der Feder wirkenden Kraft und mindestens einem zweiten Geber zur Messung der Relativ-!· bewegung zwischen dem ersten und einem hierzu parallelen zweiten Meßstab, der im Gehäuse mit einer vernachläßigbar geringen Rückstellkraft geführt ist, wobei der erste Meßstab am Meßobjekt und der zweite Meßstab an einem hierzu festen Bezugspunkt angreift.
    2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η * zeichnet , daß der zweite Geber ein induktiver Geber ist.
    3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Spule mit dem ersten Meßstab und der Kern mit dem zweiten Meßstab verbunden ist.
    4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k β η η-zeichnet, daß der zweite Geber ein induktiver
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    5919/0?/Ch/sr - 10 - 15. Dezember 1971
    Geber ist, dessen, eine Sexte mit dem ersten Meßstab und dessen andere Seite mit dem zweiten Meß-' stab verbunden ist·
    5· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Meßstab durch mindestens eine Feder am Gehäuse gehalten wird, deren Kraft gegenüber der an der mit dem ersten Meßstab verbundenen Feder wirkenden Kraft bei gleichen Wegen der Meßstäbe vernachlässigbar gering ist«
    6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Geber ein induktiver Geber ist.
    7· Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule mit dem Gehäuse und der Kern mit dem ersten Meßstab verbunden ist.
    8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Geber ein induktiver Geber ist, dessen eine Seite mit dem Gehäuse und dessen andere Seite mit dem ersten Meßstab verbunden ist.
    9· Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein zum zweiten Geber gleichartiger dritter Geber und ein zum zweiten Meßstab gleichartiger dritter Meßstab vorgesehen sind.
    ΙΟ. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß der zweite und der dritte Meßstab beidseits des ersten Meßstabs angeordnet sind.
    309826/0068 - 11 -
    5919/07/Ch/sr - 11 - 15- Dezember 1971
    11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch g e k θ η η ■ zeichnet, daß die Abstände des zweiten und des dritten zum ersten Meßstab gleich sind«
    12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis .11, dadurch gekennzeichnet , daß das den ersten Meßstab mit dem zweiten bzw. dritten Geber verbindende Teil längs des ersten Meßstabes verschieb- und feststellbar angeordnet ist.
    13· Vorrichtung nach Anspruch I1 dadurch g e k e η η -zeichnet, daß die mit dem ersten Meßstab verbundene Feder austauschbar im Gehäuse angeordnet ist.
    309826/0068
    Leerseite
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