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Meß- und Anreißgerät
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Die Erfindung betrifft Meß- und Anreißgeräte mit einem an einer Vertikalsäule
geführten Schieber, der einen an seinem freien Vorderende mit einem Meßinstrument,
einem Anreißwerkzeug oder dergleichen versehenen, hohlen, in Axialrichtung verschiebbaren
Querarm trägt, welcher mit zum Ausgleich der gewichtsbedingten Querarmdurchbiegung
vermittels einer vorqegebenen Querarmaufwärtsbiegung dienenden Zugverspannungsmitteln
versehen ist, welche sich von einer Verankerunqsstelle an oder nahe dem Querarmvorderende
zu einer Verankerungsstelle an oder nahe dem Querarmhinterende erstrecken.
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Meß- und Anreißgeräte dieser Art sind aus der deutschen Patentschrift
25 53 579, jedoch auch aus den deutschen Patentschriften 17 73 282 und 20 08 948
bekannt.
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Die Zugverspannungsmittel nach dem Stande der Technik haben die Gestalt
von im Inneren des hohlen Querarms verlaufenen Zugankern. deren Angriffspunkte an
stirnseitigen Abschiußplatten des Querarmes so gewählt sind, daß durch unsymmetrische
Längsverspannung des Querarmes mit Bezug auf eine Horizontal-Mittelebene der Querarm
in einem Zustand, in welchem er nicht an dem
Schieber der Vertikalsäule
eingespannt ist, eine vorgegebene Abbiegung, beispielsweise entsprechend dem Verlauf
einer Parabel erhält, derart, daß unabhängig von der jeweils gewählten Auskragung
des Querarmes am Schieber das Querarmvorderende durch das Eigengewicht des Querarmes
und das Gewicht etwa an das Querarmvorderende angeschlossener Meß- und Anreißwerkzeuge
stets auf ein gleichbleibendes Niveau heruntergebogen wird, so daß also die gewichtsbedingte
Querarmdurchbiegung durch die vorgegebene Querarmaufwärtsbiegung kompensiert wird.
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Für eine ausreichende vorgegebene Queratmdurchbiegung nach aufwärts
sind bei den Meß- und Anreißgeräten bekannter Konstruktion vergleichsweise hohe
Zugkräfte an den Zugverspannungsmitteln notwendig. Ferner bedingen bereits geringfügige
Toleranzabweichungen der Wandstärken des Querarmprofils bei Vornahme der Zugverspannung
eine unregelmäßige Abbiegung nicht nur in einer Vertikalebene sondern auch in einer
Horizontalebene, so daß besondere Maßnahmen notwendig sind, um die vorgegebene Querarmaufwärtsbiegung
in einer Vertikalebene so vorzunehmen, daß der Querarm nicht gleichzeitig auch seitlich
ausweicht.
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Aus der US-Patentschrift 3 097 568 ist es ferner bekannt, in Nuten
der Seitenwände des axial verschieblichen Querarms einer Werkzeugmaschine Zugstangen
anzuordnen, welche vom Queratmvorderende zunächst schräg nach aufwärts und dann
in Horizontalrichtung verlaufen und die Aufgabe haben, durch Zugverspannung des
Querarms eine vorgegebene Querarmaufwärtsbiegung zur Kompensation einer gewichtsbedingten
Querarmdurchbiegung zu erzeugen.
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Auch bei dieser bekannten Konstruktion sind die für eine ausreichende
Zugverspannung des Querarms erforderlichen Zugkräfte in den Zugstangen oder Zugankern
außerordentlich groß und die Einstellung der Zugverspannung derart, daß ein Ausweichen
des Querarms in Horizontalrichtung vermieden wird, bereitet Schwierigkeiten.
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Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, ein Meß- und Anreißgerät
der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, daß die in den Zugverspannungsmitteln
wirksamen Zugkräfte und damit die Beanspruchung der Spannmittel zur Erzeugung dieser
Zugkräfte herabgesetzt werden und eine unerwunschte Verformung des Querarmes zusätzlich
zu der beabsichtigten Querarmdurchbiegung vermieden wird, ohne daß die Führung des
Querarms im Schieber erschwert wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zugverspannungsmittel
die Gestalt mindestens eines symmetrisch zur vertikalen Mittellängsebene des Querarms
verlaufend auf der Aussenfläche des Querarmes im wesentlichen auflieqenden und sich
zusammen mit dem Querarm durch den Führungskanal des Schiebers hindurch erstreckenden
Zuganker. vorzugsweise in Form eines flachen Bandes, haben Der mindestens eine,
die Zugverspannungsmittel bildende Zuganker in Form des flachen Bandes kann entweder
unmitelbar als Führungsfläche mit den Lagerflächen oder den Laqerungsmittein des
Schiebers zusammenwirken. Mindestens die nach oben weisende Fläche des Querarms
kann jedoch auch mit einer außerordentlich flachen Nut versehen sein, in der die
Zugverspannungsmittel als sehr dünnes Stahlband eingelegt sind. so daß die Oberfläche
des Stahlbandes etwas unter dem Niveau der Führungsflächen des Querarms gelegen
ist und mit den Lagerflächen oder den Lagerungsmitteln des Schiebers nicht zusammenwirkt.
Stabförmige Zuganker können demgegenüber durch entsprechende Ausnehmunqen des Führungskanalquerschnittes
des Schiebers geführt sein.
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Nachdem die Zugverspannungsmittel des hier angegebenen Meß-und Anreißgerätes
von der neutralen Phase des Ouerarmquerschnittes maximalen Abstand haben, führen
bereits verqleichsweise geringe Zugspannungskräfte zu einer ausreichenden vorgegebenen
Querarmaufwärtsbiegung. Die symmetrische Lage des die Zugverspannungsmittel bildenden
Zugankers oder Bandes auf der
nach oben weisenden Fläche des Queratms
bewirkt ferner eine Verminderung der Gefahr eines seitlichen Ausweichens des Querarms
bei Einstellung der Querarmaufwärtsbiegung. Schließlich ermöglichen die geringeren
Zugspannungskräfte eine insgesamt leichtere Bauweise des Querarms. Erwähnenswert
ist auch die leichtere Montage der Zugverspannungsmittel durch Auflegen auf die
Querarmaußenflächen.
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Die hier angegebene Konstruktion kann auch auf im Querschnitt runde
Querarme angewendet werden. In diesem Falle besitzt beispielsweise der Querarmquerschnitt
im Scheitel eine kleine Abflachung, auf welcher z.B. das die Zugverspannungsmittel
bildende Band aufliegt.
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Vorzugsweise aber hat der hohle Querarm rechteckigen Querschnitt und
längs jeder Außenfläche verläuft jeweils symmetrisch zur Längsmittellinie der betreffenden
Außenfläche ein flaches, anspannbares Band als Zugverspannungsmittel.
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Das bzw. jedes Band kann am hinteren Querarmende an einem Mutterstück
verankert sein, welches zum Anspannen des betreffenden Bandes mittels einer Spannschraube
gegenüber einer Endabschlußplatte des Querarms verschiebbar ist. Gemäß einer anderen
Konstruktion der Spannmittel zur Aufbringung der Zugverspannung kann das bzw. jedes
Band am hinteren Querarmende an einem an einer Endabschlußplatte gelagerten Spannhebel
verankert sein, welcher mittels einer Spannschraube zum Anspannen des betreffenden
Bandes verschwenkbar ist.
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Schließlich kann mindestens eine Wand des hohlen Querarms mit den
Materialquerschnitt längs bestimmter Längenabschnitte verinindernden Ausnehmungen
versehen sein, um bei Anspannungen der %ugverspannungsmittesl eine Abbiegungskennlinie
entsprechend einer Parabel oder einer Kurve höherer Ordnung angenähert zu verwirklichen.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung
näher erläutert. Es stellen dar: Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht
eines Meß- und Anreißgerätes auf einer Richtplatte, Fig. 2 einen Längsschnitt durch
einen Querarm des Gerätes nach Figur 1, Fig. 3 einen Teil-Längs schnitt durch den
Querarm eines Meß- und Anreißgerätes gemäß einer anderen Ausführungsform, Fig. 4
einen Querschnitt durch einen Querarm nach den Figuren 2 oder 3.
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Fig. 5 eine Einzelheit der Querschnittsdarstellung nach Figur 4 in
vergrößertem Maßstab Fig. 6 einen Längsschnitt durch das hintere Ende eines Querarms
eines Meß- und Anreißgerätes gemäß einer nochmals anderen Ausführungsform und Fig.
7 eine Aufsicht auf einen hohlen Querarm eines Gerätes der vorliegend angegebenen
Art gemäß einer wiederum anderen Ausführungs form.
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In Figur 1 ist eine Richtplatte mit 1 bezeichnet. Auf ihr ist ein
Meß- und Anreißgerät 2 horizontal verschiebbar, welches eines von einem Gerätefuß
3 aufragende Vetikalsäule 4, einen daran vertikal verschieblich geführten Schieber
5 und einen an diesem wiederum in Axialrichtung verschiebbaren Querarm 6 aufweist.
Letzterer kann an seinem Vorderende mit einem Meßinstrument 7 oder was in der Zeichnung
nicht im einzelnen gezeigt ist, mit einem Anreißwerkzeug oder dergleichen versehen
werden.
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Dei Querarm 6 ist mit Zugverspannungsmitteln ausgestattet, wech einen
schwerelosen Zustand vorausgesetzt, dem Querarm eine r-uebene Querarmaufwärtsbiegung
erteilen, wie dies durch s,>chpunktierte Linien bei 8 in Figur 1 angedeutet ist.
Praktisch
kompensiert dann das Eigengewicht des Querarmes und das
Gewicht des am Querarmvorderende angeschlossenen Meßinstrumentes oder Anreißwerkzeuges
die Querarmaufwärtsbiegung, so daß das Querarmvorderende durch die dem Eigengewicht
und dem Gewicht des angeschlossenen Werkzeugs entsprechende Kraft P wieder auf ein
vorbestimmtes Niveau heruntergebogen wird. Durch Wahl einer bestimmten Abbiegungskennlinie
kann erreicht werden daß die Kompensation der Querarmdurchbiegung von der Länge
L des auskragenden Querarmabschnittes unabhängig ist.
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Die Zugverspannungsmittel des Querarmes 6 werden, wie aus Figur 2
in Verbindung mit den Figuren 4 und 5 zu ersehen ist, von flachen Stahlbändern 9
hoher Zugfestigkeit gebildet, welche jeweils auf den Außenflächen der Wände des
hohlen Querarmes im wesentlichen aufliegen und sich von einer Verankerungsstelle
10 am vorderen Querarmende zu einem Spannmechanismus 11 am hinteren Querarmende
erstrecken. Die Verankerungsstelle 10 am vorderen Querarmende liegt im Bereich einer
vorderen Abschlußplatte 12, welche Mittel zum Anschluß der Meßinstrumente und Anreißwerkzeuge
trägt, wobei jedoch in Figur 2 diesbezügliche Einzelheiten zur Vereinfachung der
Darstelllung weggelassen sind.
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Das hintere Ende der flachen Stahlbänder 9 ist ieweils mit einer Gewindespindel
13 fest verbunden, welche durch eine Mutter 14 gegen eine mit entsprechenden Bohrungen
versehene Endabschlußplatte 15 angezogen werden kann, um das betreffende Stahlband
9 anzuspannen.
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Gemäß Figur 3 können die flachen Stahlbänder 9 auch jeweils an einem
Mutterstück 16 in solcher Weise verankert sein, daß weder das Mutterstück 16 noch
eine Endabschlußplatte 17 über die Querschnittsumrisse des s Querarmes 6 hinausstehen
und folqlich der Querarm mit seinem rückwärtigen Ende durch den Führungskanal des
Vertikalschiebers 5 (siehe Figur 1) eingeführt werden kann. Die Mutterstücke 16
sind mittels Spannschrauben 1
gegen die Endabschlußplatte 17 anspannbar,
um die flachen Stahlbänder 9 anzuspannen.
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Gemäß Figur 4 sind bei den Ausführungsformen nach Figuren 2 und 3
insgesamt vier flache Stahlbänder 9 als Zugverspannungsmittel vorgesehen. Die Stahlbänder
verlaufen jeweils entlang der Längsmittellinie der betreffenden Außenfläche des
hohlen Querarmes 6, wobei gemäß Figur 5 vorzugsweise flache Kanäle oder Ausnehmungen
19 in die Außenflächen des Querarms 6 eingeformt sind, so daß die flachen Stahlbänder
9 in diese Ausnehmungen oder Nuten 19 eingelegt werden können und mit ihrer Oberfläche
etwas gegenüber der Lageroberfläche des Querarmes zutückversetzt sind. Gemäß einer
nicht dargestellten Ausführungsform können Zuganker auch auf die nicht mit Nuten
versehenen, im wesentlichen glatten Querarmaußenflächen aufgelegt sein und im Bereich
des Schiebers durch Querschnittsausnehmungen des Schieber-Führungskanals verlaufen.
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Bereits ein einziges flaches Stahlband als Zugverspannungsmittel unmittelbar
an der oberen Außenfläche des hohlen Querarmes 6 ermöglicht eine vorbestimmte Querarmaufwärtsbiegung
mit geringen Zugkräften in den Zugverspannungsmitteln unter gleichzeitiger Vermeidung
eines seitlichen Ausweichens des Querarms, wobei diese Vorteile durch den Verlauf
des flachen Stahlbandes 9 in größtmöglichem Abstand von der neutralen Phase des
Querarms sowie symmetrisch zur vertikalen Mittellängsebene erreicht werden.
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Zweckmäßig aber sind gemäß Figur 4 an allen vier Seiten des Querarms
entlang der Längsmittellinien der jeweiligen Außenflächen verlaufend und in flachen
Ausnehmungen oder Nuten 19 liegend Stahlbänder 9 als Zugverspannungsmittel vorgesehen.
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Die Anspannung je eines der Stahlbänder 9 gestattet eine Abbiegung
des Querarmes nach der Seite hin, auf welcher das betreffende Stahlband mit bezug
auf die Querschnittsdarstellung von Figur 4 liegt, im c;ntlichen ohne Abbiegungskomponenten
in andere Richtungen.
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Eine weitere Ausführungsform welche ebenfalls das Einführen des Querarmhinterendes
durch den Führungskanal des Vertikalschiebers 5 hindurch gestattet, ist in Figur
6 gezeigt. Die-hinteren Enden der flachen Stahlbänder 9 sind an Spannhebeln 20 verankert,
welche an einer Endabschlußplatte 21 des Querarmes 6 schwenkbar gelagert sind und
mittels Spannschrauben 22 in der aus Figur 6 ersichtlichen Art und Weise derart
verschwenkt werden können, daß eine vorbestimmte Zugspannung auf die flachen Stahlbänder
9 aufgebracht wird. Die Spannhebel 20 weisen mit ihren den Schaft der Spannschrauben
22 umfassenden Enden nach einwärts, so daß der gesamte Spannmechanismus nicht über
den Querschnittsumriß des Querarmes 6 hinaussteht.
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Die Ausführungsform eines Querames gemäß Figur 7 weist längs bestimmter
Längenabschnitte in den Profilwänden des hohlen Querarmes Ausnehmungen 23 auf, welche
bewirken, daß bei Anspannung der Zugverspannungsmittel in Gestalt der flachen Stahlbänder
9 zur Erzeugung einer vorgegebenen Querarmbiegung diese im Bereich der aufgrund
der Ausnehmungen 23 geringeren Materialquerschnitte stärker ist, so daß beispielsweise
eine parabelförmige Biegekennlinie oder eine Kennlinie entsprechend einer Kurve
höherer Ordnung angenähert werden kann. Es versteht sich, daß die Ausnehmungen 23
so ausgebildet und angeordnet werden, daß eine ausreichende Festigkeit des Querarmes
aufrechterhalten bleibt und daß ferner die Ausnehmungen 23 zweckmäßig mit einem
Kunststoff verschlossen werden, um eine bündige Oberfläche des Querarmes für ein
Zusammenwirken mit den Lagerflächen des Schiebers 5 zur Verfügung zu haben.
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