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Konturmeßinstrument
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Die Erfindung betrifft ein Konturmeßinstrument gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Bei einem solchen Konturmeßinstrument erfolgt die Messung der Kontur
eines zu messenden Objekts dadurch-, daß der Außenfläche mit einem Fühlstift gefolgt
wird, der an dem einen Ende eines Armes befestigt ist.
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Gewöhnlich ist bei einem Konturmeßinstrument ein Fühlstift, der mit
der Außenfläche eines zu messenden Objekts in Kontakt gebracht werden soll, an dem
einen Ende eines Armes befestigt, während der andere Endteil dieses Armes durch
einen Armträger drehbar gelagert ist, wobei der Schwerpunkt des Arms so gehalten
wird, daß die Seite des Fühlstiftes etwas schwerer ist, so daß der FUhlstift ständig
in Anlage an der Außenfläche des zu messenden Objekts sein kann. Bei der Messung
der Kontur der Außenfläche des Objektes wird der Armträger in der axialen Richtung
des Armes bewegt, wobei der Fühlstift entsprechend der Kontur der Außenfläche des
zu messenden Objekts um das Gelenk, um welches der Arm gelagert ist, gedreht wird.
Die Drehung des Arms wird durch die Verwendung eines Kontursignalaufnahmeorgans,
beispielsweise durch einen Differentialtransformator, festgestellt und das durch
dieses Kontursignalaufnahmeorgan festgestellte Signal wird mit einem Signal der
Verlagerung des Armträgers kombiniert, um die Messung der Kontur des Objekts auszuführen.
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Bei einem solchen herkömmlichen Konturmeßinstrument führt infolge
der Drehbewegung um ein Gelenk, an welchem der Arm angelenkt ist, der Fühlstift
eine Kreisbogenbewegung aus, so daß er also nicht nur in der vertikalen Richtung
bewegt wird, sondern auch in der Förderrichtung des
Armträgers.
Die Bewegung in dieser Förderrichtung kann daher Fehler in die Messing hineintragen
und, wenn beträchtliche Unregelmäßigkeiten an der Außenfläche des zu messenden Objekts
vorhanden sind, können die Fehler entsprechend zunehmen, wodurch eine genaue Messung
der Kontur des Objekts mit dem Fühlstift undurchführbar wird.
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Zur Überwindurg dieses Problems wurde ein Mechanismus vorgeschlagen,
bei welchem das eine Ende einer Gliedstange an einem Endteil des Arms entgegengesetzt
der Seite drehbar gelagert ist, an welcher der Fühlstift befestigt ist, und das
andere Ende der Gliedstange auf einem Armträger (Gleitplatte) gelagert ist, so daß,
wenn der Arm gedreht wird, die Gliedstange um den Punkt gedreht wird, der auf dem
Armträger vorgesehen ist, wobei infolge dieser Drehung der Arm in einer Richtung
zur Korrektur der Kreisbogenfehler bewegt wird und somit das Spitzenende des Fühlstiftes
sich im wesentlichen vertikal bewegen kann, wodurch das Auftreten von Kreisbogenfehlern
vermieden wird (siehe japanische Patentanmeldung Nr. 53 35 2/78). -Bei dem Mechanismus
der vorangehend beschriebenen Art ist jedoch eine Gliedstange als Träger des Arms
erforderlich, und darüberhinaus besteht ein Nachteil darin, daß der Arm nicht an
der am meisten bevorzugten Stellung vorgesehen ist, so daß eine Kraft von übermäßig
hohem Wert auf den Arm wirken kann.
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Außerdem ist bei dem herkömmlichen Konturmeßinstrument ein Differentialtransformator
als Kontursignalaufnahmeorgan an einer Stelle angeordnet, die sich in einem bestimmten
Abstand von einer Ebene befindet, in der der Drehungsmittelpunkt des Arms liegt
und die parallel zur Förderrichtung des Armträgers ist (nachfqlgend als "Bezugsebene"
bezeichnet).
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Im besonderen ist ein Kern (Magnet) des Differential-
transformators
in einer Richtung senkrecht zu dem Arm überstehend vorgesehen und eine Spule des
Differentialtransformators ist am Armträger in einer Weise befestigt, daß sich der
Kern in der Mitte derselben befindet, so daß die Mittelstellung des Kerns und der
Spule in deren axialen Richtung sich notwendigerweise um einen bestimmten Betrag
in Abstand von der vorangehend beschriebenen Bezugsebene befindet, die den Drehungsmittelpunkt
des Arms enthält. Bei dieser Anordnung besteht ein Nachteil darin, daß der Neigungswert
des Kerns in der Spule verschieden ist in Abhängigkeit von der Bewegung des Arms,
ob sich der Arm aufwärts über die Bezugsebene oder abwärts unter die Bezugsebene
bewegt, welcher Unterschied Fehler verursacht.
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Es wurde ein Mechanismus entwickelt, bei welchem der Kern am Arm nicht
direkt, sondern durch parallele Glieder befestigt ist, so daß, wenn der Arm gedreht
wird, sich der Kern vertikal bewegen kann, ohne in der Spule geneigt zu sein. Bei
einem solchen Konturmeßinstrument können Fehler infolge der Drehrichtung des Arms
verhindert werden, jedoch bestehen Nachteile insofern, als eine solch komplizierte
Bauform zu erhöhten Kosten führt und die Fehler sich steigern infolge einer Lockerung
oder dergleichen von Verbindungsteilen der einzelnen Elemente, was zu vergleichsweise
hohen Fehlerbeträgen führt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Konturmeßinstrument
zu entwickeln, das eine vereinfachte Bauform hat und Fehler infolge der Kreisbogenbewegung
des Arms verhindert.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Konturmeßinstrument
gelöst, wie es durch den Anspruch 1 gekennzeichnet ist. Weiterbildungen der Erfindung
sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Konturmeßinstruments
ist die Mittelstellung des Kerns und der Spule eines Differentialtransformators
auf die Bezugsebene eingestellt, welche den Drehungsmittelpunkt des Arms enthält
und zur Förderlich tung des Armträgers parallel ist, wenn das Spitzenende des Fühlstiftet
sich in einer Stellung auf der erwähnten Bezugsebene (nachfolgend als Armbezugsstellung
bezeichnet) befindet. Wenn sich der Arm in irgendeiner Richtung dreht, kann sich
der Kern symmetrisch bewegen, so daß die Differenz in der Drehrichtung derselben
eliminiert und eine komplizierte Bauform vermieden werden kann.
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Ferner ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ein festes Gelenk
eines Verbindungsglieds am Armträger, welches Verbindungsglied Kreisbogenfehler
korrigiert, auf der Bezugsebene angeordnet und, wenn das Spitzenende des Fühlstiftes
sich auf der Bezugsebene befindet, ist zumindest ein Abschnitt der axialen Linie
des Arms zwischen dem festen Gelenk des Verbindungsglieds und dem Gelenk, an welchem
der Arm angelenkt ist, mit der Bezugsebene ausgefluchtet, so daß nur eine im wesentlichen
in der axialen Richtung wirkende Kraft auf den Arm wirkt.
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Im Folgenden wird die Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden
Zeichnungen näher erläutert und zwar zeigen: Fig. 1 eine Frontansicht, welche die
Gesamtanordnung einer AusfUhrungsform des erfindungsgemäßen Konturmeß instruments
darstellt; Fig. 2 in vergrößertem Maßstab eine Ansicht im Schnitt der wesentlichen
Teile von Fig. 1; Fig. 3 eine Ansicht im Schnitt in der durch die Pfeile zur Linie
III-III in Fig. 2 angegebenen Richtung; Fig. 4 eine Ansicht im Schnitt nach der
axialen Linie des Arms in Fig. 2; Fig. 5 bis 7 Schnittansichten nach den Linien
V-V, VI-VB und VII-VII in Fig. 2; Fig. 8 eine perspektivische Ansicht des Verbindungsgliedes
in Fig. 2 und
Fig. 9 in vergrößertem Maßstab eine Ansicht im Schnitt
nach der Linie IX-IX in Fig. 3.
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Fig. 1 zeigt die Ansicht der Gesamtanordnung einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Konturmeßinstruments.
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Wie dargestellte ist eine Trägersäule 2 auf einer Basis 1 aufgestcilt
und an dieser mit einem X-Richtung-Antriebanzeigemechanismus 3 befestigt, der längs
der Trägersäule 2 durch Drehen eines Handgriffes 4 vertikal beweglich ist.
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Dieser X-Richtung-Antriebanzeigemechanismus 3 dient dazu, einen Y-Richtung-Anzeigemechanismus
5 in der Richtung X, d.h. in der axialen Richtung eines Armes oder einer Armanordnung
6 zu bewegen, die nach vorne kurz als *Arm 6" bezeichnet wird, der in dem Y-Richtung-Anzeigemechanismus
5 vorgesehen ist und dazu dient, den Bewegungswert desselben anzuzeigen. In den
X-Richtung-Antriebanzeigemechanismus 3 ist ein Antriebsmotor 7 eingebaut, dessen
Drehung einer Förderschraubenspindel 9 über ein Getriebe 8 mitgeteilt und durch
einen Drehungsanzeiger 10, Beispielsweise einen Drehungskodierer, festgestellt wird.
Auf die Förderschraubenspindel 9 ist eine Mutter 11 aufgeschraubt und in der Richtung
X durch Drehen der Förderschraubenspindel 9 beweglich. Mit dieser Mutter 11 ist
-Uber ein VerbindungsstUck 12 der Y-Richtung-Anzeigemechanismus 5 verbunden, der
in der Richtung X zusammen mit der Mutter 11 beweglich ist.
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Fig. 2 - 9 zeigen mit Einzelheiten die Ausbildung des Y-Richtung-Anzeigemechanismus
5. In diesen Figuren ist der Y-Richtung-Anzeigemechanismus 5 mit einem Armträger
13 versehen, der aus einem Gußstück besteht, und die entgegengesetzten Längs flächen
sowie die Obersite des Armträgers 13 sind mit einem Deckel 14 in Form des Buchstabens
"C" im Querschnitt bedeckt, und die Endflächen, welche die L§ngs-
richtung
des Deckels schneiden, sind mit seitlichen Deckeln 15 und 16 bedeckt. In der Mitte
der Oberseite dieses Deckels 14 ist das vorerwähnte Verblndungsstück 12 angeordnet,
welches am Armträger 13 durch drei Bolzen 17 (siehe Fig. 3) starr befestigt ist.
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Wie in Fig. 2 und 4 gezeigt, besteht der Arm 6 aus zwei Armen, nämlich
aus einem ersten Arm 18, der im wesentlichen rohrförmig ist und einen kleinen Durchmesser
hat, und aus einem zweiten Arm 20, der im wesentlichen rohrförmig ist und einen
grdßeren Durchmesser hat zur Aufnahme des ersten Arms 18 mittels einer Buchse 19.
Der erste Arm 18 wird gebildet durch einen näheren Armteil 18A, der in den zweiten
Arm 20 eingesetzt ist, und durch einen entfernteren Armteil 18B, der sich von dem
vorderen Ende des näheren Armteils 18A durch ein Anschlußst(!ck 21 erstreckt. Das
eine Ende des näheren Armteils 18A, der aus dem zweiten Arm 20 herausragt, und der
entferntere Armteil 18B sind als dAnnwandige Rohre des geringen Gewichts wegen ausgebildet,
und ein Fühlstift 22 ist fest an dem vorderen Ende des entfernteren Armteils 18B
so angebracht, daß es in der radialen Richtung Ubersteht. Ferner kann der entferntere
Armteil 18B in der vertikalen Richtung an dem Teil des Anschlußstllcks 21 um gekehrt
werden, so daß der Fühlstift 22 auch nach oben und nicht nur nach unten, wie gezeigt,
gerichtet werden kann, so daß nicht nur die Oberseite eines zu messenden Objekts
23 gemessen werden kann, sondern auch die obere Wand in einer Querbohrung desselben.
In diesem Falle ist das Anschlußstück 21 mit einem Sperrmechanismus 24 mit federbelasteten
Kugeln bzw. HUlsen u. dgl. versehen, derart, daß das Anschlußstück 21 in einer Stellung
angehalten werden kann, die um genau 1800 umgekehrt ist. Ferner kann sich das Anschlußstück
21 um die Mittelachse des zweiten Arms 20 drehen, so daß, selbst wenn der Fühlstift
22 in seiner Richtung umgekehrt ist, das Spitzenende des Fühlstiftes 22
in
der gleichen Stellung wie vor der Umkehrung sein kann.
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Der erste Arm 18 und der zweite Armes können aufeinander in ihrer
axialen Richtung gleiten und normalerweise können beide Arme ein bestimmtes Stellungsverhältnis
zwischen einander mit Hilfe von Belastungsorganen 25 halten, die durch eine erste
und eine zweite Druckschraubenfeder 29 bzw. 30 gebildet werden, wie nachfolgend
beschrieben. Im besonderen ist eine Stellschraube 26 starr am rechten Ende des ersten
Arms in Fig. 2 befestigt, eine Gleitscheibe 27 ist gleitbar auf dem Außenumfang
des ersten Arms 18 in einer stellung-links der Stellschraube 26 gekuppelt und die
erste Schraubendruckfeder 29, die einen Teil der vorerwähnten Belastungsorgane 25
bildet, ist zwischen der Gleitscheibe 27 und einem Flansche 28 begrenzt, der am
ersten Arm 18 angeformt ist, wodurch die Gleitscheibe 27 in ständigem Kontakt mit
dem Kopf der Stellschraube 26 gehalten wird. Ferner ist der Außenumfang der Gleitscheibe
27 am Innenumfang des zweiten Arms 20 gleitbar gemacht, und die zweite Schraubendruckfeder
30, die den anderen Teil der Belastungsorgane 25 bildet, ist zwischen der Gleitscheibe
27 und einem gestuften Teil des Innendurchmessers des zweiten Arms 20 begrenzt,
wodurch die Gleitscheibe 27 in Anlage an der inneren Endfläche einer Gehäusemutter
31 gehalten wird, die in das rechte Ende des zweiten Arms eingeschraubt ist und
durch die zweite Schraubendruckfeder 30 belastet ist. An der inneren Endfläche dieser
Gehäusemutter 31 ist eine Ausnehmung 32 ausgeformt innerhalb welcher der Kopf der
Stellschraube 26 in der axialen Richtung der letzteren beweglich ist. Bei der vorangehend
beschriebenen Anordnung wird die Gleitscheibe 27 gegen die innere Endfläche der
Gehäusemutter 31 durch die zweite Schraubendruckfeder 30 gepreßt, während die Stcllschraube
26 gegen die rechte Endfläche der Gleitscheibe 27 durch die erste Schraubendruckfeder
29 gedrUckt wird, wodurch der erste und der zweite Arm 18 bzw. 20 normalerweise
im gezeigten
Zustand gehalten wird. Wenn unter dieser Bedingung
der erste Arm 18, gesehen in Fig. 2, durch eine Kraft nach rechts gepreßt wird,
deren Wert höher als die Belastungskraft der ersten Schraubendruckfeder 29 ist,
wird der erste Arm 18 nach rechts entgegen der Belastungskraft der ersten Schraubendruckfeder
29 bewegt, was zur Folge hat daß die Gleitscheibe 27 aus der Anlage mit der Stellschraube
26 gebracht wird. Wenn dagegen der erste Arm 18, gesehen in Fig. 2, durch eine Kraft
nach links gezogen wird, den Wert höher als die Belastungskraft der zweiten Senrauben
druckfeder 30 ist, wird die Gleitscheibe 27 durch den Sop& der Stellschraube
26, die mit dem rechten Ende des erstes Arms 18 fest verbunden ist, nach links gedrUckt;
so daß sich der erste Arm 18 zusammen mit der Gleitscheibe 27 entgegen der Belastungskraft
der zweiten Schraubendruck feder 30 nach links bewegt.
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Durch den Flansch 28 des ersten Arms 18 ist in der waagrechten Richtung,
d.h. in einer Richtung, welche die Papier fläche in Fig. 2 senkrecht Uberschneidet,
ein Gelenkschaft 33 eingesetzt, dessen entgegengesetzte Endteile vom zweiten Arm
20 durch einen Schlitz 34 Uberstehen, der im zweiten Arm 20 ausgebildet ist, und
Lager 35 sind auf den vorangehend beschriebenen überstehenden Teilen angeordnet.
Diese Lager 35 werden in Auflage auf zwei Nadeln 36 (siehe Fig. 5) gebracht, welche
eine imaglnAre gerade verlaufende FUhrungso fläche bilden und fest am Armträger
13 angebracht sind, so daß der durch den ersten oder den zweiten Arm 18, 20 gebildete
Arm 6 axial gleitbar und auf dem Gelenk schaft 33 drehbar ist, der als Gelenk dient,
um das der Arm verschwenkt wird.
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Ferner ist der Mittelteil de Gelenkschaftes 33 mit Hilfe einer Schraubenspindel
38 befestigt, die durch einen Schlitz 37 (siehe Fig. 2) eingeführt list, der an
der Oberseite des zweiten Arms 20 ausgebildet ist. Am oberen Endteil dieser
Schraubenspindel
38 ist ein Betätigungsglied 39 starr befestigt, gegen welches ein Bedienungearm
42 eines Mikroschalters 41 anliegt, der als Anzeigeorgan dient und am Außenumfang
des zweiten Armes 20 durch eine Halterung 40 befestigt ist. Bei der vorangehend
beschriebenen Anordnung kann, wenn sich der erste Arm 18 gegen das Belastungsorgan
25 bewegt, um eine relative Bewegung mit dem zweiten Arm 20 zu machen, dann die
relative Bewegung durch den Mikroschalter 41 festgestellt werden, der an eine Stromquelle
des in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen Antriebsmotors 7 angeschlossen ist, und
bei der Betätigung durch das Betätigungsglied 39 schaltet der Mikroschalter 41 die
Stromquelle des Antriebsmotors 7 ab.
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Starr an einem Kernteil der Gehäusemutter 31, die am rechten Ende
des zweiten Armes ZOiangeordnct ist, ist das eine Ende eines Ausgleichschaftes 43
befestigt, der sich in der axialen Richtung des Armes 20 erstreckt,während das andere
Ende des Ausgleichschaftes 43 vom Seitendeckel 16 aus nach außen verlängert ist.
Auf dem verlängerten Teil des Ausgleichschaftes 43 ist ein Ausgleichgewicht 44 in
der axialen Richtung des Ausgleichschaftes 43 beweglich angeordnet und kann mit
Hilfe eines Bolzens 45 festgestellt werden. Im Falle einer normalen Messung, bei
welcher der FUhlstift 22 nach unten gerichtet ist, wie in Fig. 2 gezeigt, wird die
feste Stellung des Ausgleichgewichtes 44 so bestimmt, daß das Gewicht des Armes
6 und eines Teils vom Gelenkschaft 33 zum Ende des Fühlstiftes 22 aus einem Abschnitt,
der am Arm 6 angeformt ist# und sich um den Gelenkschaft 33 dreht, etwas grdßer
als das Gewicht eines Teils vom Gelenkschaft 33 zum Ende des Ausgleichgewichtes
44 aus dem vorangehend beschriebenen Abschnitt ist. Bei der vorangehend beschriebenen
Anordnung wird der Arm 6 auf der Seite des Fthlstiftes 22 im freien Zustand des
Armes 6 abgesenkt und der
FUhlstift 22 kann an der Außenfläche
des zu messenden Objekts 23 durch eine geringe Kontaktkraft zur Anlage gebracht
werden. Vom Mittelteil des Ausgleichschaftes 43 steht ein Stift 46 ab, der einem
exzentrischen Nocken 48 gegenüberliegt, welcher auf der Abtriebswelle eines Gleichstrommotors
47 befestigt ist. Bei dieser Anordnung wird, wenn der Motor 47 angetrieben und der
exzentrische Nocken 48 in Anlage an dem Stift 46 gebracht wird, die Seite des Ausgieichgewichts
44 des Arms 6 nach unten gedrückt und die Seite des Fühlstiftes 22 des Arms 6 angehoben,
wodurch der FUhlstift 22 außer Anlage an dem zu messenden Objekt 23 gebracht wird.
Wenn der Motor 47 im Betrieb durch den am meisten exzentrischen Teil (die Stellung
des größten Durchmessers) des exzentrischen Nockens 48 angehalten wird, wird der
Arm 6 an einer Stellung angehalten, an welcher sich der Fühlstift 22 am weitesten
im Abstand von dem zu messenden Objekt 23 befindet. Ferner wird, wenn der Motor
47 wieder aus der angehaltenen Stellung, wie vorangehend beschrieben, angefahren
wird, der Stift 46 langsam durch eine gleichgewichtstörende Kraft des Armes 6 angehoben,
während er sich in Anlage an einer Kurvenfläche des exzentrischen Nockens 48 befindet,
so daß der Fühlstift 22 langsam in Anlage an der Außenfläche des zu messenden Objekts
23 gebracht wird, wodurch das Brechen u. dgl. des Fthlstiftes 22 verhindert wird.
Ferner ist der Gleichstrommotor 47 fest mittels Schrauben an einem Ständer 49 angebracht,
der am Armträger 13 ausgebildet ist, und der Ausgleichschaft 43 erstreckt sich durch
eine durchgehende im Ständer 49 ausgebildete Bohrung SO. Ferner sind, wie in Fig.
7 gezeigt, Grenzschalter 51, 52 an den entgegengesetzten Seiten des oberen Teils
des Ständers 49 befestigt und die BetPungsarme 53, 54 dieser Grenzschalter 51, 52
können in Anlage an einem Betätigungsstift 55 gebracht werden, der an einem Nabenteil
des exzentrischen Nockens 48 angebracht ist. Die Endschalter 51, 52 sind mit der
Stromquelle des Gleich-
strommotors 47 verbunden und dienen bei
der Betätigung durch den Betätigungsstift 55 dazu, die Stromquelle des Gleichstrommotors
47 abzuschalten, so daß der Gleichstrom- -motor angehalten wird. Bei der vorangehend
beschriebenen Anordnung wird, wenn der Grenzschalter 51 betätigt wird, der Betrieb
des Motors 47 so angehalten, daß die Stelle mit dem größten Durchmesser des exzentrischen
Nockens 48 an einer Stelle angeordnet ist, die vom Stift 46 des Ausgleichschaftes
43 am weitesten entfernt liegt, wie in Fig. 7 gezeigt. Wenn dagegen der Grenzschalter
52 betätigt wird, kommt die Stelle des exzentrischen Nockens 48 mit dem größten
Durchmesser in Anlage an dem Stift 46, wodurch der Betrieb des Motors in der angehobenen
Stellung des Fühlstiftes 22 angehalten wird.
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Ein Federverankerungsstift 56 ist waagrecht in dasBetätigungsglied
39 eingesetzt, das am oberen Ende der Schraubenspindel 38 befestigt ist, um den
Gelenkschaft 33 am ersten Arm 18 festzuhalten, und eine Schraubenfeder 59 ist zwischen
dem Federverankerungsstift 56 und einem Federverankerungsstift 58 gespannt, der
auf einem drehbaren Glied 57 vorgesehen ist. Wie in Fig. 6 gezeigt, ist das drehbare
Glied 57 starr an dem einen Ende einer drehbaren Welle 61 befestigt, die durch zwei
Ständer 60 drehbar gelagert ist, die am-ArmtrAger 13 ausgebildet sind. In das andere
Ende der Welle 61 ist ein Fingergriff 62 eingeschraubt der mit der Welle 61 durch
einen Stift 63 drehfest gekuppelt ist. Ein Teil von großem Durchmesser zur Betätigung
des Fingergriffs 62 ragt aus dem Deckel 14 nach außen und eine Drehung des Fingergriffes
62 außerhalb des Deckels 14 hat zur Folge, daß das drehbare Glied 57 gedreht und
aus einer Stellung, die durch eine strichpunktierte Linie angegeben ist, zu einer
Stellung bewegt werden kann, die in Fig. 2 gestrichelt angegeben ist. Zwischen der
einen Seitenfläche des drehbaren Gliedes 57 und einem der Ständer 60 ist ein Ein-
rastinechanismus
64 zur Regelung der winkeligen Drehung des drehbaren Gliedes 57 vorgesehen. Der
Einrastmechanismus 64 weist eine Buchse 65 auf, die am Ständer 60 befestigt ist,
und eine Druckfeder 66 in der Buchse 65 sowie eine Kugel 67 sind ständig gegen die
eine Seitenfläche des drehbaren Gliedes 57 belastet. Die Kugel 67 ergibt, wenn sie
in eine der Ausnehmungen eingerastet ist die an der einen Seitenfläche des drehbaren
Gliedes 57 ausgebildet sind, den Eindruck einer intermittierenden und zwangsläufigen
Bewegung. Ferner befindet sich die Schrauben feder 59, die sich zwischen den Federverankerung3stiften
56 und 58 erstreckt, in einem entspannten Zustand, so daß sie keine Belastungskraft
hat, wenn sie sich in der in Fig. 2 durch eine g elte Linie angegebenen Stellung,
d.h.
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im Normalzustand, befindet. Wenn dagegen der Fingergriff 62 gedreht
wird, um das drehbare Glied 57 in die Stellung zu bringen, die durch die strichpunktierte
Linie b tg2 angegeben Rist, wird eine Zugkraft in der Schraubenfeder S9 erzeugt,
durch welche dem Arm 6 durch die Schraubenspindel 38 eine Drehkraft mitgeteilt wird
zur Drehung um den Gelenkschaft 33 im Uhrzeigersinn, gesehen in Fig. 2. Bei der
vorangehend beschriebenen Anordnung wird, wenn das drehbare Glied 57 in die durch
die stri«punktierte Linie angegebene Streuung gedreht wird, wenn der linke Endteil
des ersten Arms 18 (gesehen in Fig. 2) an dem Gelenkteil 21 um 180° umgekehrt wird,
um den Fühlstift 22 nach oben zu richten, eine Kontaktkraft von einem bestimmten
Wert auf das Spitzenende des FUhlstlftes 22 ausgeUbt, so daß der Fühlstift 22 in
Kontakt mit der oberen Fläche od. dgl. einer Querbohrung gebracht werden kann, die
in dem zu messenden Objekt 23 ausgebildet ist, unter der Kontaktkraft von dem bestimmten
Wert, wodurch die Durchführung der Messung ermöglicht wird, ohne daß die Stellung
des Ausgleichgewichts 44 verändert wird.
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Wie in Fig. 3 und 4 gezeigt, ist auf der einen Seite des
Mittelteils
des zweiten Arms 20 ein Ausschnitt 68 geformt und ein Differentialtransformator
69, der als Kontursignalaufnahmeorgan dient, auf dem Armtra.gerl3 innerhalb des
Ausschnitts 68 angeordnet. Ein Kernschaft 70 dieses Differentialtransformators 69
ist am Außenumfang des zweiten Arms 20 durch eine Halterung 71 befestigt, so daß
der Wert der Drehung des zwiten Arms 20 um den Gelenkschaft 33 gemessen werden kann.
Ferner ist, wie in vergrößertem Maßstab in Fig. 9 gezeigt, eine Spule 73 in einem
Gehäuse 72 des Differentialtransformators 69 angeordnet und die Mitte dieser Spule
73 in der vertikalen Richtung in Fig. 9 enthält die Mittelachse der Drehung des
Arms 6, d.h..
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die Mittelachse des Gelenkschaftes 33 und angeordnet auf einer Bezugsebene
P parallel zur Förderrichtung des Armträgers 13, wie durch einen doppelendigen Pfeil
X In Fig. 1 angegeben, so daß die Abstände L- von einem Punkt, an welchem die Bezugsebene
P die Spule 73 durchquert zur oberen und zur unteren Endfläche der Spule 73 einander
gleich sind.
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Ferner ist der Kernschaft 70 in eine Mittelbohrung der Spule 73 verlängert
und an dieser mit einem Kern 74 in der Mittelbohrung fest verbunden. Die Stellung,
in welcher der Kern 74 festgemacht wird, wird so bestimmt, daß, wenn der Arm 6 in
einer solchen Weise angeordnet ist, daß das Spitzenende des FUhlstiftes 22 auf die
Bezugsebene P eingestellt ist (nachfolgend als "Armbezugsstellung" bezeichnet),
die Mitte des Kerns 74 auf die Bezugsebene P eingestellt ist, so daß die Abstände
1 von dem Punkt, an welchem die Bezugsebene P den Kern 74 durchquert, zur oberen
und zur unteren Endfläche des Kerns 74 einander gleich sind.
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Ein Trägerglied 75 in Form des umgekehrten Buchstabens C ist starr
am linken Ende des zweiten Arms 20 in Fig. 2 - 4 befestigt. Drehbar gelagert quer
zu den entgegengesetzten Enden der oeffnung dieses Trägergliedes 75 in Form des
Buchstabens C ist das eine Ende eines Verbindungsgliedes 78
durch
ein Lager 76 und einen Zapfen 77. Das andere Ende des Verbindungsgliedes 78 ist
durch zwei Ständer 81, die an dem Armträger 13 angeformt sind, mittels eines Zapfens
79 und eines Lagers 80 drehbar gelagert, und dieser Trägerteil dient als festes
Gelenk für das Verbindungsglied 78.
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Wie in Fig. 8 gezeigt, ist das Verbindungsglied 78 so geformt, daß
entgegengesetzte Seiten eines Zylinders mit einer durchgehenden Bohrung 82 von elliptischer
Form im Querschnitt in der axialen Richtung abgeflacht sind, von welchen abgeflachten
Seiten Zapfen 77, 79 abstehen, wobei sich der erste Arm 18 durch die durchgehende
Bohrung 82 mit einem Abstand von einem bestimmten'Wert von der Wand der durchgehenden
Bohrung 82, die darum herum gehalten wird, erstreckt. Die Kreisbogenfehlerkorrektureinrichtung
des Arms 6 umfaßt das Trägerglied 75, die Lager 76, 80, die Zapfen 77, 79, das Verbindungsglied
78 und die Ständer 81 des Armträgers 13. Angeordnet in der Bezugsebene P, in welcher
sich das Gelenk befindet, an dem der Arm 6 angelenkt ist, d.h. die Mittelachse des
Gelenkschaftes 33, und parallel zur Förderrichtung des Armträgers 13, d.h. die durch
den Pfeil X angezeigte Richtung, ist das feste Gelenk für das Verbindungsglied 78,
d.h. die Mittellinie des Zapfens 79. Ferner, wenn das Spitzenende des Fühlstiftes
22 auf der Bezugsebene P angeordnet ist, d.h. an der Armbezugsstellung, kann zumindest
ein Abschnitt der axialen Linie des Armes 6 angeordnet zwischen dem Gelenk, um welches
der Arm 6 schwenkbar ist und dem festen Gelenk des Verbindungsw gliedes 78 im wesentlichen
auf dieser Bezugsebene P angeordnet werden, so daß die auf den Arm 6 ausgeübte Kraft
ein Zug oder Druck im wesentlichen in der axialen Richtung des Armes 6 sein kann.
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Außerdem ist in Fig. 1 ein mit 90 bezeichneter Rekorder dargestellt,
der ein sogenannter XY-Rekorder ist, zur Aufnahme eines Drehwert-Signals der Förderschraubenspindel
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vom Drehungsanzeiger bzw. Fehler 10, d.h. ein Bewegungswert-Signal
der Y-Richtung-Anzeige- bzw. Fühleinrichtung 5 in der Richtung X und ein Bewegungswertsignal
in der Richtung Y (Förderslgnal) des Arms 6 vom Differentia-ltransformator 69 der
Y-Richtung-Anzeige- bzw. FUhleinrichtung 5. Wenn die beiden Signale kombiniert werden,
wird die Darstellung der Kontur der Außen flache des zu messenden Objektes 23 auf
einem Auf zeichnungspapier dargestellt.
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Im Folgenden wird die Wirkung dieser Aus filhrungs form beschrieben.
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Das zu messende Objekt 23 wird auf die Basis 1 direkt oder mit einer
bestimmten Halterung od. dgl. aufgebracht.
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Anschließend wird der Handgriff 4 gedreht zur Einstellung des Fühlstiftes
in der vertikalen Richtung (Richtung Y) durch die X-Richtung-Antriebsanzeige- bzw.
Fühleinrichtung 3 und die Y-Richtung-Anzeige- bzw. Fühleinrichtung 5 und den Antriebsmotor
7 der X-Richtung-Antriebsanzeige- - bzw.
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Fühleinrichtung 3 zur Einstellung des Fühlstiftes 22 in der seitlichen
Richtung (Richtung X), so daß der FühL-stift 22 gegenüberliegend einer Ausgangsstellung
eines zu messenden Teils des Objektes 23 mit einem geeigneten Spalt gebracht werden
kann. In diesem Falle wird der Gleichstrommotor 47 für den Antrieb des exzentrischen
Nockens 48 in einem Zustand zum Stillstand gebracht, -in welchem der Teil des exzentrischen
Nockens 48 vom größten Durchmesser Kontakt mit dem oberen Ende des Stiftes 46 hat.
Bei dieser Anordnung wird der Fühlstift 22 in einer erhöhten Stellung oberhalb der
Meßstellung angehalten und wird durch die vorangehend beschriebene Stellungseinstellung
der Fühlstift 22 geringfügig oberhalb des linken Endteils des in Fig. 2 gezeigten
zu messenden Objektes 23 angeordnet.
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Wenn dann der Gleichstrommotor 47 angetrieben wird, um den exzentrischen
Nocken 48 zu drehen, wird wegen des Gewichts des Teils des Arms 6 vom Gelenkschaft
33 zum Ende des Fühlstiftes etwas schwerer als das Gewicht des Teils des Arms vom
Gelenkschaft 33 zum Ende des Ausgleichgewichts 44 gemacht infolge der das Gleichgewicht
störenden Kraft zwischen den beiden Gewichten, so daß das obere Ende des Stiftes
46 langsam ansteigt, wobei er sich an der Kurven fläche des exzentrischen Nockens
48 in Anlage befindet. Der Fühlstift 22 bewegt sich dabei langsam abwärts zur Anlage
an der Außenfläche des zu messenden Objektes 23 ohne Jeden Stoß. Unter diesen Bedingungen
wird, wenn der Antriebsmotor 7 wieder angetrieben wird, um die Förderschraubenspindel
9 über das Getriebe 8 zu drehen, und die Y-Richtung-Anzeige- bzw. FUhlelnrichtung
5 durch die Mutter 11 und das Verbindungsstück 12 nach rechts, gesehen in Fig. 1,
zu bewegen, dann der Fühlstift 22 nach rechts bewegt, wobei er eich entsprechend
den Unregelmäßigkeiten der Kontur der Außenfläche des zu messenden Objekts 23 vertikal
bewegt. Diese vertikale Bewegung'des FUhlstiftes 22 wird In Drehungen des Armes
6, d.h. des ersten und des zweiten Armes 18, 20 um den Gelenkschaft 33 umgewandelt,
wobei die Drehungen des ersten und des zweiten Arms 18, 20 in eine Bewegung des
Kernschaftes 70 umgewandelt wird, der am zweiten Arm 20 durch die Halterung 71 befestigt
ist, lwnd der Wert der Verlagerung des Kernschaftes 70 wird durch den Differentioltransformator
69 festgestellt, der als Sontursignal AuSnahmeOrgan dient. In diesem Falle befinden
sich die Mittelpunkte der Spule 73 und des Kerns 74 des Differentialtransformators
69 auf der Bezugsebene P, wenn der Arm 6 sich in der Armbezugsstellung befindet,
so daß, wenn sich der Arm 6 in irgendeiner Richtung dreht, der Kern 74 und die Spule
73 das Stellungsverhältnis zwischen sich in einer vollständig symmetrischen Weise
verändern können. Dabei wird der Verlagerungswert der Y-Richtung-
Anzeige-
bzw. Fühleinrichtung 5 in der Richtung X fest gestellt durch die Feststellung der
Drehung der F6rderschraubenspindel 9 mittels des Drehungsanzeigers 10, der aus dem
Drehungskodierer besteht und die Verlagerung in der erwähnten Richtung Xg dho die
Förderung, sowie die Verlagerung in der voreiähnten Richtung Y werden festgestellt
und auf einem Aufzeichnungspapier durch den Rekorder 90 aufge-ichnet, so daß die
Messung der Kontur der Außenfläche des zu messenden Objektes 23 durchgeführt werden
kann.
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Bei der Messung des zu messenden Objektes 23 entstehen, wenn keine
großen Unregelmässigkeiten an der Kontur der Außenfläche des Objektes 23 vorhanden
sind, nur geringe Probleme. Wenn jedoch große Unregelmäßigkeiten vorliegen, können
die sogenannten Kreisbogenfehler die Probleme erhöhen. Im besonderen ist es ideal,
daß sich der Fühlstift 22 normalerweise in der vertikalen Richtung (Richtung Y)
bewegt. Die Bewegung des Fühlstiftes 22 ist jedoch tatsächlich die Drehbewegung
um den Gelenkschaft 33. Infolgedessen wird,- wenn die vertikale Bewegung des Fühlstiftes
22, d.h. der Drehungswinkel des Armes 6 ein bestimmtes Niveau.mit bezug auf den
Abstand zwischen dem Gelenkschaft 33 und dem Fühlstift 22 überschreitet, die Komponente
in der Richtung X der Verlagerung infolge der Anhebung des Fühlstiftes 22 in einem-nlcht
vernachlässigbaren Maße groß, wodurch sich Fehler bei der Messung ergeben, die eine
gewisse Korrektur erfordern. Bei dieser Ausführungsform wird die Korrektur durch
die Kreisbogenfehlerkorrektureinrichtung ausgeführt, die aus dem Trägerglied 75,
dem Verbindungsglied 78 und dergl. besteht. Wenn nun angenommen wird, daß der Fühlstift
22 aufwärtsbewegt wird, dreht sich der erste Arm 18 im Uhrzeigersinn und der zweite
Arm 20 sowie das an diesem angeformte Trägerglied 75 ebenfalls im Uhrzeigersinn.
Da das Verbindungsglied 78 mit dem Trägerglied 75
durch das Lager
76 verbunden ist und der Zapfen 77 mit den Ständern 81 des Armträgergliedes 13 durch
den Zapfen 79 und das Lager 80, wird das Verbindungsglied 78 im Gegenzeigersinn
gedreht und das Verbindungsglied 78 sowie der zweite Arm 20 können daher durch Biegen
an der Stellung der Zapfen 77 nach oben verlagert werden. Dies wirkt sich zu einer
Verkürzung des Abstandes zwischen dem von dem Ständer 81 getragenen Zapfen 79 und
dem Gelenkschaft 33 aus. Wegen der festen Halterung des Zapfens 79 bewegt sich jedoch
der Gelenkachaft 33 auf den Nadeln 36 (gesehen in Fig. 2), mittels des Lagers 35
nach links, so daß sich der erste Arm 18 und der Fühlstift 22 nach links bewegen.
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Daher wird, je höher der Fühlstift 22 steigt, der Fühlstift 22 durch
die Wirkung der Korrektureinrichtung usw. nach links bewegt. Dagegen wird wegen
der Drehung des FUhlstiftes 22 um den Gelenkschaft 33 infolge der Komponente in
der Richtung X der Verlagerung durch die Drehwirkung des Armes entsprechend der
Anhebung des Fühistiftes 22 je höher der Fühlstift 22 angehoben wird, dieser umao
weiter nach rechts bewegt. Die vorangehend beschriebenen beiden Wirkungen heben
einaagr auf und schließlich steigt der Fühlstift 22 im wesentlichen vertikal an,
wodurch das Auftreten von Kreisbogenfahlern verhindert werden kann.
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Wie ausgefUhrt, wird das zylindrische Verbindungsglied 78 als Kreisbogenfehler-Korre.kturelnrichtung
verwendet und der Arm 6 durch das Verbindungsglied 78 gafhrt, so daß das Instrument
in seiner Größe kompakt gehalten werden kann. Außerdem ist das Verbindungsglied
78 mit einer vergleichsweise dünnen Wandstärke ausgebildet. Infolgedessen wird beim
Zusammenfügen dar Lager 76, 80 mit den Zapfen 77, 79, wenn die Lager 76, 80 etwas
stark in die Zapfen 77, 79 getrieben werden, das Verbindungsglied 78 entsprechend
gebogen, was zur Folge hat, daß die zwischen den Lagern 76, 80 und den Zapfen 77,
79 erzeugte Lockerung infolge des Langzeitbetriebs durch das Verbindungsglied 78
absorbiert, so daß bei einem Langzeitbetrieb eine Lockerung entsteht. Der Kernschaft
70 ist fest am Umfang des zweiten Arms 20 durch die Halterung 71 angeordnet, so
daß die Ausbildung der Anordnung des Kernschaftes 70 vereinfacht werden kann und
darüber
hinaus die Bewegung des Armes 6 genau mitgeteilt werden kann. Der Arm 6 ist durch
die Lager 35 und die Nadeln 36 mittels des Gelenkschaftes 33 gelagert, so daß er
den Bewegungen des ersten und des zweiten Arms 18 bzw.
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20 in der axialen Richtung dank der Verwendung einer Schadenverhütungseinrichtung
für den Fühlstift 22 und das zu messende Objekt 23 und der Kreisbogenfehler-Korrektureinrichtung
folgt, wodurch der Kontakt zwischen dem Lager 35 und den Nadeln 36 an einem Punkt
erfolgt, so daß zinke weiche Bewegung erreicht werden kann und darüber hinaus eine
flache und glatte Fläche, mit welcher die Lager 35 in Xontakt ko-en, durch die Verwendung
der Nadeln 36 billig erhalten werden kann. Ferner wird die Bewegung des Gelenkschaftes
33 in einem Zustand herbeigeführt, in welches die Lager 35 Auflage auf den Nadeln
36 haben infolge des Gewichts des Armes 6, des Aus'g'leichgewichts 44 und so weiter,
so daß der Gelenkschaft 33 mit geringer Reibung bewegt werden kann und die Bewegung
des Gelenkschaftea 33 den Arm 6 in seiner Höhe nicht vorändert, die konstant bleiben
kann, und darüber hinaus kann die Beeform einfach und in ihrer Größe kompakt qemacht
werden im Vergleich zu anderen Bauformen, bei welchen der Arm durch die Verwendung
eines Gliedes, einer Gegenfeder u. dgl. aufgehängt ist.
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Außerdem wird der Differentialtransformator 69 als Kontursignalaufnahmeorgan
verwendet und die Mitte do8 Differentialtransformators 69 wird auf der Bezugsebene
P so eingestellt, daß die Fehler infolge der Drehrichtung des Arms vermieden werden
können. Weiter erfordert der Differentialtransformator 69 kein neues Glied u. dgl.
und seine Bauform ist vereinfach, so daß er mit geringen Kosten hergestellt werden
kann. Der Differentialtransformator 69 ist nicht in der Richtung vorgesehen, die
von der Be:ugsebene P hinsichtlich des Arms 6 getrennt ist, so daß das instrument
als Ganzes in seiner Größe kompakt gemacht werden kann. Der Arm 6 ist so vorgesehen,
daß, wenn der Fühlstift 22 auf der Bezugsebene P eingestellt wird, dqh. der Arm
6 sich in der Arm-
bezugastellung befindet, zumindest ein Abschnitt
der axialen Lange des Armes 6 zwischen dem Gelenk, an welchem der Arm 6 angelenkt
ist, und der festen Anlenkung des Verbindunfsgliedes 78, im wesentlichen auf der
Bezugsebene P eingestelli werden kann, wodurch eine Kraft von einem übermäßig hohen
Wert, beispielsweiss ein Biegemoment, selten auf den Arm 6 ausgeübt wird, so daß
eine Verwindung -od. dgl. im Arm 6 entsteht, verhindert werden kann, wodurch die
Fehler bei der Messung auf einem geringstmögichen Maß gehalten werden können. Ferner
sind der Arm 6 und die diesem zugeordneten Teile im wesentlichen in der Bezugsebene
P, wenn der Arm 6 in die Armbezugsstellung eingestellt wird, so daß eine Summierung
von Fehlern auf einem Mindestmaß gehalten werden kann. Ferner sind vorgesehen das
drehbare Glied 57, das mit Hilfe des Einrastmechanismus 64 eingestellt wird, und
die Schraubenfeder 59, die an ihrem einen Ende mit dem drehbaren Glied 57 verbunden
ist, welch letzteres durch den Fingergriff 62 drehbar gemacht ist, so daß die Richtung
der Ausübung der Meßkraft auf den Fühlstift 22 leicht umgewechselt werden kann,
ohne daß das Ausgleichgewicht 44 eingestell werden muß. Die Kreisbogenfehler-Korrektureinrichtung
ist nicht auf eine solche zur mechanischen Rorrektur wie bei der vorangehend beschriebenen
Ausführungsform beschränkt, sondern es kann eine Einrichtung, bei welcher ein Signal
aus dem Kontursignalaufnahmeorgan elektrisch korrigiert wird, verwendet werden.
Darüber hinaus ist das
Verbindungsglied 78 nicht auf ein im Querschnitt
ringförmiges beschränkt, sondern es kann im Querschnitt U-förmig sein, wobei die
eine Seite des Ringes offen ist, in welchem Falle die durchgehende Bohrung 83 durch
eine erweiterte Nut ersetzt ist. Außerdem kann das Verbindungsglied 78 in zwei auf
entgegengesetzten Seiten des Arms 6 angeordnete geteilt werden und kann an den Seiten
der Drehfläche des Arms 6 getragen werden. Es genügt, kurz gesagt, daß das Verbindungsglied
78 so ausgebildet ist, daß der Arm 6 in einer im wesentlichen geraden Linie verlaufen
kann. Ferner ist bei der vorangehend beschriebenen Aus führung. form der Arm 6 durch
zwei Lager 35 urd zwei Nadeln 36 durch den Gelenkschaft 33 gelagert, jedoch ist
die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt, jedoch kann eine solche Anordnung
vorgesehen werden, bei welcher die Lager 35 und die Nadeln 36 weggelassen werdenbSnnen,
zwei Rippen, die am Armträger 13 angeformt sind, in der axialen Richtung des Arms
6 vorgesehen sind, wobei die oberen Flächen dieser Rippen bearbeitet sind, so daß
sie flache glatte und gerade Flächen bilden und der,Gelenkschaft 33 direkt durch
diese Rippen gelagert ist, oder daß ein Lager 35 und ferner eine Nadel 36 verwendet
werden und der Arm 6 durch das Lager 35 getragen wird, das in einer Richtung angeordnet
ist, welche die Achse des Arms 6.an einer Stelle senkrecht schneidet, die sich auf
der Achse des Arms 6 befindet.