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Instrument zur Messung linearer Größen
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Die Erfindung betrifft ein Instrument zur Messung linearer Größen
mit mindestens einem ersten Meßschnabel, der mit einer geraden Gleitschiene fest
verbunden ist, mindestens einem zweiten Meßschnabel, der mit einem auf der Gleitschiene
gleitenden Schieber fest verbunden ist, und mindestens einer mit dem Schieber verbundenen
Vorrichtung zur Beseitigung des Spiels, die zwischen einer inneren Abstützfläche
des Schiebers und einer korrespondierenden äußeren Abstützfläche der Gleitschiene
in einen rechteckigen Zwischenraum eingesetzt ist.
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Die Vorrichtungen zur Beseitigung des Spiels bei bekannten Instrumenten
dieser Art, wie beispielsweise Schieblehren und Meßsäulen, sind dazu bestimmt, die
Abnutzung aufgrund der.
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durch die Verschiebung des Schiebers auf der Gleitschiene während
der Messungen auftretenden Reibungen zu kompensieren.
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Diese Beseitigung des Spiels ist zur Sicherung der Meßgenauigkeit
unerläßlich, denn sie verhindert während der Messung durch Andrücken der Meßschnäbel
an das zu messende Objekt das Schrägstellen des Schiebers auf der Gleitschiene und
die dadurch auftretende Verfälschung ihrer Parallelität, die wegen des seitlichen
Versatzes dieser Meßschnäbel gegenüber dem Schieber und der Gleitschiene auftreten
würden.
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Derzeit werden verschiedene Typen von Vorrichtungen zur Beseitigung
des Spiels verwendet, je nach dem erforderlichen Genauigkeitsgrad.
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So ist bei bestimmten Präzisions-Schieblehren, wie sie beispielsweise
in Schlossereibetrieben benutzt werden, die Vorrichtung zur Beseitigung des Spiels
durch eine in ihrer Mitte gewölbte, zurückgebogene und an ihren beiden Enden durch
den Schieber gehaltene Blattfeder gebildet.
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Der gewölbte Teil dieses Federblattes liegt auf einer Innenfläche
des Schiebers an und seine beiden Enden sind auf einer entsprechenden Außenfläche
der Gleitschiene abgestützt. Eine Stellschraube ist in einer Gewindebohrung des
Schiebers eingesetzt und tritt innen an dem gewölbten Teil der Blattfeder aus. Diese
Stellschraube ermöglicht es, den Druck der Blattfeder gegen den Schieber beliebig
zu verändern und in Endstellung den Schieber auf der Gleitschiene zu blockieren,
wenn beispielsweise die Messung nach dem Abnehmen des Meßinstrumentes von dem gemessenen
Teil festgehalten werden soll.
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In dieser Anordnung ist die Federkraft der Blattfeder derart bemessen,
daß sie ausreicht, um eine normale Meßkraft zu kompensieren. Es besteht jedoch immer
ein Zweifel hinsichtlich der Präzision der Messung, denn diese Meßkraft kann zufällig
überschritten werden, beispielsweise während eines schwierigen Meßabgriffes in einem
sehr engen Raum, und zwar besonders dann, wenn das Federblatt durch Alterung einen
Teil seiner Elastizität verloren hat. In diesem Fall hindert nichts mehr den Schieber
daran, sich auf der Gleitschiene schrägzustellen, denn die Dicke des Federblattes
ist notwendigerweise kleiner als die Höhe des Zwischenraumes, in dem sie sich befindet.
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In einer anderen bekannten Vorrichtung mit Blattfeder zur Beseitigung
des Spiels, die an einer Meßsäule mit leicht seitlich versetzten Meßschnäbeln angewendet
wird, wird der Druck dieser Blattfeder nicht mehr direkt durch ihre Enden auf die
Gleitschiene übertragen, sondern über einen Gleitschuh aus Kunststoffmaterial. Der
Druck der Blattfeder wird hier durch diesen Gleitschuh gleichmäßiger verteilt, wodurch
sich eine Verbesserung ergibt. Im ganzen bestehen jedoch die sich durch die Verwendung
einer Blattfeder als Mittel zur Beseitigung des Spiels ergebenden Probleme weiter,
und zwar trotz des geringen Versatzes der Meßschnäbel.
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An bestimmten Präzisions-Schieblehren, wie sie für die Fabrikation
und die Prüfung von Werkstücken in den mechanischen Werkstätten benutzt werden,
ist die Vorrichtung zur Beseitigung des Spiels durch eine parallelepipedförmige
Zwischenlage gebildet, die mit Gleitsitz in den dafür vorgesehenen Zwischenraum
zwischen dem Schieber und der Gleitschiene eingepaßt ist. Zwei Druckschrauben mit
in dem Schieber versenkten Köpfen drücken gegen die Enden der Zwischenlage und werden
benutzt, um in regelmäßigen Zeitabständen den Andruck zur Beseitigung des Spiels
nachzustellen. Die eine dieser beiden Schrauben weist außerdem einen Mitnehmeransatz
auf, der in ein Loch der Zwischen lage eingreift. Die Blockierung des Schiebers
auf der Gleitschiene wird, wenn dies gewünscht ist, durch eine dritte Druckschraube
mit Betätigungskopf erreicht, die im Mittelteil der Zwischenlage zwischen den beiden
Schrauben mit versenktem Kopf angesetzt ist.
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Diese Vorrichtung weist nicht die Nachteile der vorher beschriebenen
Vorrichtungen auf, denn wenn die beiden Schrauben mit versenktem Kopf so eingestellt
sind, daß das Spiel zwischen der Zwischenlage und dem Schieber beseitigt ist, kann
der Schieber sich unter der Wirkung einer starken
Meßkraft nicht
mehr schrägstellen. Jedoch hat die Verwendung von mit Vorrichtungen dieser Art ausgerüsteten
Schieblehren in Werkstätten einen Nachteil gezeigt, der sich durch die Benutzung
von Schrauben als Mittel zur Beseitigung des Spiels ergibt. Diese können sich unter
der Wirkung von Vibrationen, die beispielsweise durch das Gestell oder ein Teil
der laufenden Maschine, auf dem die Schieblehre vorübergehend abgelegt worden ist,
verursacht sind, lockern ohne daß die Bedienungsperson es bemerken kann. Außerdem
erfordert diese Vorrichtung notwendigerweise von Zeit zu Zeit ein Nachstellen der
beiden Druckschrauben, in dem Maße, wie die Abnutzung durch Reibung zwischen der
Zwischenlage und dem Schieber fortschreitet, ohne das sich die Meßgenauigkeit mit
der Zeit verschlechtern würde.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Zuverlässigkeit der
Vorrichtung zur Beseitigung des Spiels von Instrumenten zur Messung linearer Größen
der eingangs geschilderten Art zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einem Meßinstrument gemäß
dem Oberbegriff des Anspruchs 1 die Vorrichtung zur Beseitigung des Spiels eine
Sohle mit einer ebenen Gleitfläche aufweist, auf der sich zwei symmetrisch und mit
gleicher Neigung von ihren Enden ausgehende schräge Auflageflächen befinden, zwei
Gleitschuhe mit schrägen Auflageflächen mit gleicher Neigung wie die Auflageflächen
der Sohle, auf denen sie jeweils abgestützt sind, und mit zur Gleitfläche der Sohle
parallelen Gleitflächen, sowie mindestens ein elastisches Druckglied, das tangential
an jedem der beiden Gleitschuhe abgestützt ist und diese auf den beiden symmetrischen
schrägen Auflageflächen der Sohle nach oben drückt.
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Auf diese Weise sichert die einmal montierte und zwischen dem Schieber
und der Gleitführung des Meßinstrumentes eingesetzte Vorrichtung zur Beiseitigung
des Spiels allein und selbständig die Beseitigung des durch Abnutzung des Gleitsystems
entstandenen Spiels dem Maße, wie es sich bildet durch Verschieben der Gleitschuhe
auf den schrägen Auflageflächen der Sohle. Es sind deswegen weder regelmäßige Kontrollen
noch Nachstellmaßnahmen erforderlich.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung ist vibrationsunempfindlich und die
durch die Zuordnung der beiden Gleitschuhe zu der Sohle mit symmetrischen Schrägflächen
erreichte Keilwirkung kann leicht durch entsprechende Auslegung verändert werden,
um Widerstandsfähigkeit gegen eventuelles überschreiten des Meßdruckes zu erreichen.
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Weitere Möglichkeiten, die sich durch diese Basiskonstruktion ergeben
sowie deren Vorteile werden aus der folgenden Beschreibung deutlich.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt.
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Fig. 1 zeigt eine Gesamtansicht, teilweise im Schnitt; Fig. 2 zeigt
einen Schnitt nach der Schnittlinie I-I in Fig. 1; Fig. 3 zeigt einen Schnitt nach
der Schnittlinie II-II in Fig. 2; Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines
Teils der die Vorrichtung zur Beseitigung des'Spiels bildenden Elemente.
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Das in Fig. 1 dargestellte Meßinstrument ist eine Schieblehre mit
einem ersten Meßschnabel 1 für Außenmaße und einem ersten Meßschnabel 2 für Innenmaße,
die mit einer geradlinigen Gleitschiene 3 mit rechteckigem Querschnitt
fest
verbunden sind, und mit einem zweiten Meßschnabel 4 für Außenmaße und einem zweiten
Meßschnabel 5 für Innenmaße, die mit einem Schieber 6 fest verbunden sind, der auf
der Gleitschiene 3 unter Zwischenschaltung einer Vorrichtung zur Beseitigung des
Spiels 7 verschiebbar angeqrdnet ist. Die Gleitschiene und der Schieber sind mit
Skalen versehen und bilden die Meßskala und den Nonius dieses Instrumentes. Es handelt
sich dabei um die bei derartigen Meßwerkzeugen üblichen Formen und Konstruktionen,
mit Ausnahme der Vorrichtung zur Beseitigung des Spiels 7 gemäß der Erfindung, die
ohne Schwierigkeiten an allen auf einem Gleitsystem basierenden Meßeinrichtungen,
deren Spiel ausgeglichen werden muß, anwendbar ist.
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Die Vorrichtung zur Beseitigung des Spiels 7, deren vergrößerte Einzelheiten
den Fig. 2,3 und 4 zu entnehmen sind, ist zwischen einer inneren Abstützfläche 8
des Schiebers 6 und einer korrespondierenden äußeren Abstützfläche 9 der Gleitschiene
3 in einem Raum mit rechteckigem Querschnitt eingesetzt. Sie besteht aus einer Sohle
10, zwei Gleitschuhen 11 und zwei Druckfedern 12.
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Die Sohle 10 weist eine ebene Gleitfläche 13 auf, die in der Zeichnung
an der Abstützfläche 9 der Gleitschiene anliegt. Darüber befinden sich zwei symmetrische
schräge Auflageflächen 14 mit gleicher Neigung, die jeweils durch eine Längsnut
15 in zwei Teile geteilt sind. Die höchsten Bereiche dieser beiden schrägen Auflageflächen
14 befinden sich an den Enden der Sohle 10 und haben eine Stärke, die geringer ist
als die Höhe des Zwischenraumes zwischen dem Schieber und der Gleitschiene. Der
mittlere Bereich dieser Sohle 10 weist einen Längsvorsprung 16 auf, der die gleiche
Dicke hat wie die Enden der schrägen Auflageflächen 14. In dem Längsvorsprung 16
ist ein zentrales vertikales Loch 17 eingearbeitet sowie zwei symmetrisch zu diesem
Loch angeordneten Längsnuten 18, die den 0
beiden Längsnuten 15
in den schrägen Auflageflächen 14 gegenüberliegen und jeweils zwei kleine längsverlaufende
Haltekanten 19 aufweisen.
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Jeder der beiden Gleitschuhe 11 weist eine schräge Auflagefläche 20
auf, die die gleiche Neigung hat wie die Auflageflächen 14 der Sohle, auf denen
sie sich abstützen, und eine ebene Gleitfläche 21, die zu der Gleitfläche 13 der
Sohle parallel ist und hier an der inneren Abstützfläche 8 des Schiebers anliegt.
Jeder dieser beiden Gleitschuhe 11 weist unter seinem niedrigeren Ende eine Führungsleiste
22 auf, die in die zugeordnete Längsnut 15 der Sohle eingreift, und am anderen Ende
eine Aussparung 23, die der zugeordneten Längsnut 18 in dem Längsvorsprung 16 der
Sohle gegenüberliegt. Die Breite der beiden Gleitschuhe 11 ist kleiner bemessen
als die Breite der Sohle 10, wie insbesondere in Fig. 3 erkennbar ist.
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Jede der beiden Druckfedern 12 ist derart eingesetzt, daß sie sich
an einer Seite auf dem Boden einer Längsnut 18 des Längsvorsprunges 16 und an der
anderen Seite auf dem Boden der Aussparung 23 in dem zugeordneten Gleitschuh 11
abstützt.
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Nach dem Montieren und Einsetzen wird die Vorrichtung zur Beseitigung
des Spiels mittels einer Schraube 24 mit dem Schieber 6 verbunden, so daß sie bei
dessen Verschiebungen mitgenommen wird. Die Schraube 24 ist in eine Gewindebohrung
in den Schieber 6 eingeschraubt und weist am Ende einen Zapfen 25 auf, der in das
zentrale Loch 17 in dem Längsvorsprung 16 der Sohle 10 eingreift.
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Diese Schraube 24 hat hier eine zusätzliche Funktion. Sie weist einen
Betätigungskopf 26 auf, der es ermöglicht, durch manuelles Festschrauben den Schieber
auf der Gleit-
schiene durch Druck des Zapfens 25 auf dieselbe
zu blockieren, wenn dies als notwendig angesehen wird. Eine auf den Schieber aufgeschraubte
Sperrgabel 27 verhindert das Herausfallen der Schraube durch unbeabsichtigtes Losschrauben.
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Diese Schraube 24 hat keinerlei Einfluß auf die eigentliche Funktion
der Vorrichtung zur Beseitigung des Spiels.
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Wenn ein Feststellen des Schiebers nicht gewünscht wird, kann sie
weggelassen werden und ihre Mitnehmerfunktion durch andere Mittel erreicht werden,
beispielsweise durch einen einfachen Zapfen, der in das zentrale Loch 17 eingesetzt
ist oder auch durch zwei mit dem Schieber fest verbundene Endanschläge. Im Fall
der Verwendung zweier Endanschläge kann das zentrale Loch in der Sohle wegfallen
und die beiden Längsnuten 18 des Längsvorsprunges 16 können ineinander übergehen,
so daß die Verwendung einer einzigen Druckfeder ermöglicht wird, die mit ihren beiden
Enden gegen die beiden Gleitschuhe 11 abgestützt ist.
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In dieser Vorrichtung zur Beseitigung des Spiels, deren Funktion bereits
in der Beschreibungseinleitung dargelegt wurde; bewirkt die Kombination der Mittel
für die Längsführung der beiden Gleitschuhe 11 auf der Sohle 10, die durch die in
die Längsnuten 15 eingesetzten Führungsleisten 22 gebildet sind, mit der Differenz
zwischen der Breite der Gleitschuhe und der Breite der Sohle 10, daß die beiden
Gleitschuhe sich weder in bezug auf die Sohle schrägstellen können noch an den Seitenwandungen
des Schiebers 6 reiben können, wie aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich ist. Dies ist
für die Betriebssicherheit der Einrichtung vorteilhaft, denn diese Mittel sichern
ihr eine Konstanz ihrer Funktionseigenschaften durch Wegfall aller zufälligen zusätzlichen
Reibungen oder Parallelitätsfehlern zwischen den Gleitflächen der Gleitschuhe
und
der Sohle. In einer Meßeinrichtung hoher Präzision ist dieser Vorteil beträchtlich.
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Dagegen können bei einer Meßvorrichtung geringerer Präzision die diese
Kombination bildenden Einrichtungen in ihrer Gesamtheit oder teilweise weggelassen
werden. In diesem Fall ist es möglich, einen einfachen Aufbau vorzusehen, in dem
die Gleitschuhe 11 ohne Führungsleisten direkt auf schrägen, nutenlosen Auflageflächen
14 einer Sohle 10 aufgesetzt sind. Außerdem können, wenn die Sohle 10 bereits ein
ausreichendes seitliches Spiel zwischen den Wandungen des Schiebers 6 aufweist,
die Gleitschuhe 11 ebenso breit sein wie die Sohle.
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Die Führung der Federn 12 in den Längsnuten 18 der Sohle und ihre
Halterung in den Aussparungen 23 der Gleitschuhe wirkt im dem gleichen Sinne wie
die durch die Führung der Gleitschuhe erreichten Vorteile, denn diese Einrichtungen
verhindern jede Gefahr der Reibung dieser Federn an den Seitenwandungen des Schiebers
6. Jedoch können auch diese Mittel zur Führung und Halterung in einer vereinfachten
Ausführungsform weggelassen werden, indem diese Federn direkt an einem Vorsprung
der Sohle und an der Innenfläche der Gleitschuhe abgestützt werden.
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Es ist auch möglich, die Federn 12 durch natürliche oder synthetische
elastische Elemente, wie Anschläge aus Gummi oder geeignetem plastischen Kunststoff'
zu ersetzen.
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Bei jeder Ausbildung im Rahmen der Erfindung können die Neigung der
schrägenen Ebenen, die Kräfte der Federn oder elastischen Organe und das für die
Sohle und die Gleitschuhe verwendete Material auf die angestrebten Funktionsbedingungen
abgestimmt werden. Insbesondere kann, wie bereits erwähnt, die Keilwirkung moduliert
werden,
um auf diese Weise die Irreversibilität des Gleitens der
Gleitschuhe auf der Sohle zu erreichen. Ebenso können die geometrischen Formen der
die Vorrichtung zur Beseitigung des Spiels bildenden Elemente an die Möglichkeiten
der Formgebung der verwendeten Materialien angepaßt werden. Das beschriebene Ausführungsbeispiel
ist insbesondere geeignet für eine Ausführung der Sohle und der beiden Gleitschuhe
in Kunststoff-Spritzguß.
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