DE8806230U1

DE8806230U1 - Vorrichtung zur Dickenmessung von plattenartigen Werkstücken

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Publication number: DE8806230U1
Application number: DE8806230U
Authority: DE
Original assignee: C Behrens AG
Current assignee: C Behrens AG
Priority date: 1988-05-11
Filing date: 1988-05-11
Publication date: 1988-07-28

Description

BESCHREIBUNG

Vorrichtung zur Dickenmessung von plattenartigen Werkstücken

Bei der automatischen Bearbeitung plattenartiger Werkstücke in Serien besteht häufig das Problem, zu überprüfen, ob jedes der einerArbeitemaschine zugeführten Werkstücke aufgrund seiner Dickenabmessungen tatsächlich zu einer laufenden Serie, auf welche das Jeweilige Bearbeitungewerkzeug abgestimmt ist, gehört. Sollte dies - aus welchen Gründen auch immer - nicht der Fall sein, besteht die Gefahr von Funktionsstörungen bzw. Beschädigungen des Werkzeuge.

Ein vergleichbares Problem bei der automatischen Beschichtung von Arbeitemaschinen iait plattenartigen Werkstücken betrifft das Vereinzeln derselben, d.h. es muß bei der Beschickung der Arbeitsmaschine vermieden werden, daß zufälligerweise zwei oder mehr gleichartige Werkstücke übereinander geschichtet als eine "Einheit" gefördert werden. Letzteres Problem besteht Insbesondere bei dünnen platinenartigen Werkstücken, die als Stapel angeliefert werden und zu einem oberflächlichen Zusammen-

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Bark &lgr;&ogr;&eegr;&idiagr;&ogr;: NORD/LB. NL Bad Gandershem (BLZ 2*78 53721). Vft^Nf &aacgr; &idiagr;&iacgr;&bgr; 97d *- Pdägirokonto: Postgiroamt Hannover (BLZ 250100 30). Wo-Nr. 66715-30]

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kleben neigen. Auch derartige Dopplungen oder Mehrfach-Ubereinanderschichtungen von Werkstücken können durch eine Dickenmessung festgestellt werden.

Es sind induktive DickenmeBreinrichtungen bekannt, bei denen das zu messende Werkstück in den Luftspalt zwischen zwei Tastköpfen eingeführt wird. Von Nachteil ist hierbei jedoch, daß diese Meßeinrichtung nur bei bestimmten Werkstoffen des Werkstücks eingesetzt werden kann und beispielsweise) bei Kunststoffen, Glas, Holz, schwachmagne-

*r\ tisr.hen r\At»r unmaimetianhen yit>r\ca±r\-ffoT\ nirht. verwendet.

werden kann.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs bezeichneten Gattung zu entwerfen, welche in einfacher Weise eine genaue und zuverlässige Dickenmessung plattenartiger Werkstücke unabhängig von der Art des jeweiligen Werkstoffs ermöglicht. Gelöst ist diese Aufgabe bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1.

Wesentlich ist, daß mit Abstand von der Stelle, an welcher die Dicke des jeweiligen Werkstücks berührend abgetastet wird, eine vorzugsweise berührungslos arbeitende elektrische Meßeinrichtung angeordnet ist, so daß dem eigentlichen Werkstück während der Dickenmessung keinerlei elektrische oder magnetische Funktionen zukommen. Es ist die erfindungsgemäße Vorrichtung somit zur Dickenmessung unabhängig von dem jeweiligen Werkstoff des Werkstücks verwendbar. Der praktische Einsatz der Vorrichtung geschieht derart, daß zwischen dieser und dem zu vermessenden Werkstück eine Relativbewegung erzeugt wird, wobei es grundsätzlich einerlei ist, ob die Vorrichtung in Richtung auf das Werkstück oder das Werkstück in Richtung auf die Vorrichtung hin bewegt wird. Wesentlich ist insoweit lediglich, daß das eine Relativbewegung in Richtung auf den

Berührungs-

punkt der einander gegenüberliegend angeordneten Jlollkörper hin stattfindet, woraufhin während der weiteren Bewegung die Rcllkörper beispielsweise auf der Unter- und der Oberseite des Werkstücks aufrollen und sich um das MaB der Dicke des Werkstücks voneinander entfernen. Das Ausmaß dieser Entfernung wird mittels der elektrischen Meßeinrichtung erfaßt und in ein entsprechendes Signal umgesetzt, dessen Verwendung im Rahmen der automatischen Beschickung einer Arbeitsmaschine in beliebiger Weise erfolgen kann. Die erfindungsgeaäBe Vorrichtung .ist beispielsweise der Beladeeinrichtung einer Schneidpresse zugeordnet.

Als Rollkörper werden gemäß den Merkmalen des Anspruchs vorzugsweise Kugeln verwendet, welche nebst einem zugehörigen Gehäuse als Standardbauteile im Handel erhältlich sind. Diese Gehäuse sind in irgendeiner Weise an den Heflteplatten befestigt, und zwar derart, daß in einer Nullage sich jeweils zwei einander gegenüberliegende Kugeln in einem Punkt tangleren.

Die Merkmale der Ansprüche 3 und 4 sind insbesondere auf die Genauigkeit,der Dickenmessung gerichtet. Dadurch, daß beide Halteplatten beispielsweise in ihrer Höhenposition durch Federkraft festgelegt, jedoch entgegen dieser Federkraft bewegbar sind, können mittels der erfindun^sgemäßen Vorrichtung auch im Randbereich gekrümmte Werkstücke genau vermessen werden. Es ist auf diese Weise sichergestellt, daß auch bei gekrümmten Werkstücken die Entfernung der Halteplatten voneinander stets ein exaktes Abbild der Dicke des jeweiligen Werkstücks ergibt.

Die elektrische Meßeinrichtung kann gemäß den Merkmalen des Anspruchs 5 grundsätzlich beliebig ausgebildet sein. Besonders vorteilhaft ist ein induktiver Wegaufnehmen, ^; der zumindest mit einem magnetisch wirksamen &<-: ^:-' X

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der Jeweils gegenüberliegenden Halteplatte zusammenwirkt. Dieses Element kann beispielsweise eine ferromagnetische Einlage In der Halteplatte sein, falls diese nicht aus einem ferromagnetischen Werkstoff besteht. Grundsätzlich kommt jedoch auch ein kapazitiver Wegaufnehmer in Betracht.

Wesentlich ist insoweit lediglich, daß die Meßeinrichtung derart beschaffen ist, daß ein möglichst linearer Zusaomenhang zwischen deren elektrischem Ausgangssignal und dem zu messenden Weg besteht.

Die Merkmale des Anspruchs 6 dienen der Verbesserung der Führung der erfindungsgamäßen Vorrichtung und des Werkstücks relativ zueinander.

Die Merkmale der Ansprüche 7 und 8, gemäß welchen die Verknüpfung der Halteplatten und der Grundplatte über zumindest einen, der Führung mehrerer Druckfedern dienenden Bolzen stattfindet, stellt eine konstruktiv einfach zu realisierende Ausführungsform dar.

Da die hier einzusetzenden elektrischen Meßeinrichtungen im Regelfall einen begrenzten Meßbereich aufweisen, innerhalb welchem ein linearer Zusammenhang zwischen deren Eingangs- und Ausgangsgröße besteht, können gemäß den Merkmalen des Anspruchs 9 mehrere unterschiedlich Justierte, jedoch untereinander ansonsten gleichartige Meßeinrichtungen eingesetzt werden, um mittels einer erfindun.gsgemäßen Vorrichtung «inen größeren Meßbereich überdecken zu können. Im praktischen Eiasatzfall der Vorrichtung können entsprechend der Jeweils zu kontrollierenden Werkstückserie jeweils einzelne der Meßeinrichtungen gezielt angesteuert werden.

Di· erfindungegemäße Vorrichtung kann entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 11 besonders vorteilhaft bei der Kontrolle von Werkstücken auf Doppelungen oder ggf. mehr-

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-5-fachen Übereinanderschichtungen eingesetzt werden.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf das in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel naher erläutert werden.

Es zeigen:

Fig 1 einen Vertikal«chnitt durch eine erfindungsgemäBe HeB- bzw. Kontrollvorrichtung;

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der elektrischen Meßeinrichtung, ebenfalls in einem Vertikalschnitt;

Fig. 3 eine grafische Darstellung des Funktionszusammenhangs zwischen Eingangs- und Ausgangsgröße der elektrischen Meßeinrichtung.

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Hit 1 ist eine Grundplatte bezeichnet, über welche die erfindungsgemäße Kontrollvorrichtung 2 entweder ortsfest an einem zeichnerisch nicht wiedergegebenen Gestell oder beweglich an einem entsprechenden, ebenfalls nicht gezeigten Ausleger gehalten ist. In jedem Fall ist die Grundplatte 1 Über Bohrungen 3 mit einem entsprechenden Trägersystem, beispielsweise einer, einer Schneidpresse zugeordneten* der Zuführung von Werkstücken dierenden Beladeeinrichtung, verschraubt.

Der Pfeil X bezeichnet die Richtung, in welcher ein Werkstück 4 bewegt wird, um mittels der Kontrolleinrichtung 2 vor dem Beladevorgang auf Doppelungen untersucht zu werden. Ebenso sind Bewegungen des Werkstücks 4 auch senkrecht zu den Pfeilen X und Z möglich, um kontinuierliche Dickenmessungen an durchlaufenden bandförmigen Werkstücken 4 vornehmen zu können. Es ist hierbei das "normale" Werkstück in aufgezogenen Linien wiedergegeben, während strichpunktiert die Formeii evtl. gekrümmter Werkstücke angedeutet sind, die ebenfalls der genannten Untersuchung zugänglich sind.

Die genannte Untersuchung erfolgt hierbei durch Mrssung der Dicke des Werkstücks 4 senkrecht zu dessen Ebene, wobei die Dicke eines Werkstücks mit s bezeichnet ist. Ergibt die Messung im Rahmen bestimmter Toleranzen einen größeren Wert als s, kann zumindest auf das Vorliegen eines zu einer laufenden Serie nicht gehörenden Werkstückes oder in Abhängigkeit von den festgestellten Abmessungen auf eine mehrfaoh übereinanderanordnung von Werkstücken 4 geschlossen werden, so daß eine Beladung unterbleibt.

Die Grundplatte 1 ist mit zwei, mit Abstand voneinander angeordneten Bohrungen 5 versehen, in welchen jeweils ein Bolzen 6 geführt ist. Ein mit dem Bolzen 6 in fester Verbindung stehendes Kopfteil 7 bildet dessen eines Ende,

während dessen andere Ende durch eine, dem Kopfteil 7 gestaltlich entsprechende, an dem Bolzen 6 mittels einer Senkschraube 8 befestigte Scheibe 9 gebildet wird.

Jeder Bolzen 6 trägt ungefähr in seinem mittleren Bereich einen sich senkrecht zu dessen Längsachse erstreckenden Zylinderstift 10, durch welchen eine untere Halteplatte 11 gegenüber den Bolzen 6 in Richtung der Pfeile Z festgelegt ist. Der Bolzen 6 ist hier^^i in Bohrungen 12 der Hr_;lteplatte 11 festgelegt. Grundsätzlich kommt jedoch jede beliebige, vorzugsweise formschlüssige Festlegung der Bolzen 6 in der Halteplatte 11 in Betracht.

Mit 13, 14 sind Druckfedern bezeichnet, welche den Bolzen 6 jeweils umgeben und zwischen dem Kopfteil 7 und der Unterseite 14 der Grundplatte 1 bzw. der Oberseite 15 der Grundplatte 1 und der Unterseite 16 der Halteplatte 11 eingespannt sind. Durch diese Federn 13» 14 wird die genannte Halteplatte 11 in einer bestimmten Position gehalten.

Mit 17 ist eine obere Halteplatte bezeichnet, die wiederum mit Bohrungen 18 versehen ist, welche von den Bolzen 6 durchdrungen werden. Der Abstand der Halteplotten 11, 17 voneinander, welcher in noch zu erläuternder Weise zur Vermessung der zu prüfenden Werkstücke 4 benutzt wird, wird in einer Nullage durch zwei, die Bolzen 6 umgebende und zwischen den genannten Halteplatten angeordnete Distanzringe 19 festgelegt.

Es sind die Halteplatten 11, 17 in einem Randbereich mit zueinander fluchtenden Bohrungen 20 versehen, in welche

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jeweils ein zylindrisches Gehäuse 21 einer Kugelrolle 22 eingesetzt, vorzugsweise eingeklebt ist. Mit 23 sind die auf den einander zugekehrten Seiten der Gehäuse 21 aus diesem teilweise herausragenden kugelförmigen Rollkörper bezeichnet, welche eich in der genannten Nullage in dem Punkt 24 tangieren. Entsprechend der Relativbewegung X zwischen dem Werkstück 4 und der Kontrollvorrichtung 2 sind die Halteplatten 11, 17 mit Schrägflachen 25 versahen.

Mit 26 ist wiederum eine Druckfeder bezeichnet, welche jeweils das obere Ende eines Bolzens 6 umgibt, einerseits an der Oberseite 27 der Halteplatte 17 und andererseits an der Scheibe 9 abgestützt ist. Der Druckfeder 26 kommt unter anderem die Funktion einer RUckstellfeder für die, in Richtung der Pfeile Z ausgehend von der gezeigten Nullage gegenüber der Halteplatte 11 beweglich gelagerten Halteplatte 17 zu.

Die untere Halteplatte 11 ist in einem zwischen den Bohrungen 12 gelegenen Bereich mit einer Gewindebohrung 28 versehen, in welcher das mit einem Außengewinde 29 versehene Gehäuse eines Meßfühlers 30 eingeschraubt ist. Der einen Meßkopf 31 aufweisende Meßfühler 30 dient der berührungslosen Messung des Abstandes a zwischen der Oberkante des Meßkopfes und der Unterseite 32 der Halteplatte 17. Praktisch kann hier jeder elektrische Meßfühler 30 eingesetzt werden, der auegangsseitig ein dem Abstand a entsprechendes, möglichst proportionales elektrisches Signal, beispielsweise eine Spannung liefert. Dies kann mittels an sich bekannter induktiver oder kapazitiver Meßprinzipien erreicht werden, auf deren Beschreibung hier jedoch verzichtet werden soll. Mittels

einer Kontermutter 33, die auf das Außengewinde 29
des Meßfühlers 30 aufgeschraubt ist und an der Unterseite 16 der Halteplatte 11 anliegt, 1st die genaue
Höhenposition des Meßfühlers 30 in der Nullstellung

festlegbar.

Mit 34 ist eine, in der Grundplatte 1 angeordnete, von
dem Meßfühler 30 durchdrungene Bohrung bezeichnet,
innsrhslb vslcner eins neßlsltung 35 geführt ist. Die &Ggr;; Anordnung des Meßfühlers 30 innerhalb der Bohrung 34 i

-IO erfolgt derart, daß der Meßfühler 30 in Richtung der -

Pfeile Z gegenüber der Grundplatte 1 frei bewegbar ist.

Der Meßfühler 30 weist gemäß der grafischen Darstellung ^J$ der Fig. 3 einen Proportionalbereich 36 auf, innerhalb
welchem ein linearer Zusammenhang zwischen der Aus-

gangsspannung und dem Abstand a besteht. Es ist demzufolge der Meßfühler 30 in der Gewindebohrung 28 derart Justiert, daß die zu erwartenden Verschiebungen
zwischen den Halteplatten 11, 17 innerhalb dieses
Proportionalbereiches 36 liegen. Mit"U_A"ist hierbei die ■;

Ausgangsspannung und mit«a + &bgr;"der Verschiebeweg zwischen

den genannten Haltepletten bezeichnet. :

Die Wirkungsweise der Kontrollvorrichtung 2 wird im 1

folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 kurz &idiagr;

erläutert werden. .J

Ein in Richtung des Pfeiles X verschobenes Werkstück 4 |

gelangt zwischen die Rollkörper 23 und bewirkt eine \

Trennung derselben voneinander, deren Ausmaß der Dicke s 1

des Werkstücks U entspricht. Durch diese Trennung wird |

die obere Halteplatte 17 unter entsprechender Kompression i

der Druckfeder 26 verschoben, so daß sich der in einer

Nullstellung auf einen Wert a eingestellte Abstand |

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zwischen dem Meßkopf 31 und der Unterseite 32 auf einen entsprechenden Wert a + s vergrößert. Die eich als Folge dieser Verschiebung auf der Meßleitung 35 ergebende Ausgangespannung kann in beliebiger Weis· ausgowertet werdenj so daß erkennbar ist, ob ein einzelnes, eine definierte Dicke &bgr; aufweisendes Werkstück sich momentan zwischen den Rollkörpern 23 befindet. Aus dieser Feststellung, welche durch einen rinfachen Vergleich «ait Sollwerten getroffen wsrdsn kssin, kunnsn beliebige weitere steuerungstechnische Signale abgeleitet werden.

Es wird in diesem einfachen Fall davon ausgegangen, daß das Werkstück 4 in einer solchen Ebene sich erstreckt und geführt ist, in welcher es während seiner Bewegung in Richtung des Pfeiles X sich genau auf den Punkt 24 hin bewegt, so daß der Abstand der Halteplatten 11, 17 ein genaues Abbild der Dicke s liefert. In diesem Fall findet im wesentlichen lediglich eine Bewegung der oberen Halteplatte 17 statt, wohingegen die Halteplatte 16 ihre Position unverändert beibehält.

Ist hingegen das Werkstück 4 - wie in Fig. 1 gezeigt zumindest im Bereich seiner äußeren Kanten gekrümmt, hat während der Bewegung in Richtung des Pfeiles X ein Anstoßen desselben an den Schrägflächen 25 der oberen bzw. unteren Halteplatte 11, 17 zunächst eine gleichmäßige Bewegung beider Halteplatten in der einen oder anderen Richtung der Pfeile Z zur Folge, wobei jedoch eine Trennung der Rollkörper 23 an dem Punkt 24 erst stattfindet, wenn das Werkstück 4 die Rollkörper 23 erreicht hat. Während der, durch die Krümmung des Werkstücks 4 bedingten gemeinsamen Bewegung der Halteplatten 11, 17 in Richtung der Pfeile Z liegen die Rollkörper

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zunächst weiterhin in dem Punkt 24 aneinander, so daß in dieser Nuilage auch der ursprünglich Justierte Abstand a unverändert bleibt. Somit wird gewährleistet, daß auch in diesen Fällen das Ausmaß der Verschiebung der Rollkörper 23 in Richtung der Pfeile Z stets ein genaues Abbild der Dicke s des Werkstücks liefert.

Aus der, durch die Spannung U^ dargestellten Verschiebung der Rollkörper 23 ist somit in einfacher Weise nicht nur- das Vorliegen ein zu einer laufenden Serie nicht &£hörenden Werkstücke 4, sondern auch das Vorliegen von Doppelungen oder sonstigen mehrfach übereinander geschichteten Werkstückanordnungen erkennbar.

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Claims

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ZÜGELASSEN BEfoiURÖPÄISPJ^fcATiENttMr- EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

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22. Juni 1938

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tveAkten-Mr.: . Unsere AWen-Nr.: 2904/3 If

C. Beibrens AG

SCHUT 7AKSPRt) CHE

1. Vorrichtung zur Dickenmessung voe plattenartigen Werkstücken (4), gekennzeichnet durch wenigstens zvei_f einander gegenüberliegend angeordnete, in Halteplatten (11,17) gelagerte, zur beldseitigen Berührung des Werkstücks (4) bestimmten Rollkörpern (23), wobei wenigstens eine Halteplatte (11,17) ifc einer Richtung (Z) senkrecht zur Ebene des Yer&etUcke (4) beweglich gelagert ist und wobei wenigstens eine, 4/ 10 den Abstand zwischen den Halteplatten (11,17) berührungslos erfassende. Bit Abstand von den Rollkörpern (23) angeordnete elektrische Meßeinrichtung vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollkörper (23) untereinander gleich aua-

gestaltet sind und daß die beweglich gelagerte Kalteplatte (11,17) eittels wenigstens einer Druckfeder (26)

tortonto NOKVlS, NL Bad Gendersheim (BL2*i76 (Al Ti)' KloVwt '& tie^70 ■ &Iacgr;>(&KHgr;&phgr;&khgr;*&ogr;*&ogr; PwI^fdttH Hwvvmw (BLZ 2SO KX) *

in einer Mullage gehalten 1st, in welcher sich einander gegenüberliegende Rollkörper (23) jeweils in einem Punkt (24) tangleren.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Grundplatte (1), auf welcher die Halteplatten (11,17) angeordnet sind, wobei die Grundplatte (1) entweder ortsfest oder in Richtung (Z) auf das zu vermessende Werkstück (4) hin beweglich angeordnet 1st.

4. Vorrichtung nach eines der vorangegangenen Einsprüche &ngr; 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß beide Halteplatten (11,17) in der Richtung (Z) beweglich gelagert sind, daß beide Haltepletten (11,17) in einer Nullage, in welcher sich einander gegenüberliegende Rollkörper (23) 3eve11&egr; in einem Punkt (24) tangieren, durch Federkraft gehalten werden.

5. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Meßeinrichtung ein induktiver Vegeufnehmer ist, der en der einen Halteplattr (11) vorzugsweise justierbar befestigt 1st und zumindest alt einem magnetischen ( wirksamen Element der anderen Halteplatte (17) rusasmen-

wlrkt.

6. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 ti* 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteplatten

(11,17) an der, dem zu vermessenden Werkstück (4) zugekehrten Seite alt SchrägflBcben (25) vergehen sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Anspruchs 3 hie &bgr;, dadurch gekennzeichnet, daß zur FUhrang dsr

Halteplatten (11,17) gegenüber der Grundplatte (1)

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wenigstens ein Bolzen (6) vorgesehen let, der sich Im wesentlichen parallel zu der Richtung (Z) erstreckt und die Halteplatten (11*17) durchdringt, wobei zumindest eine Halteplatte (17) gegenüber dem

Bolzen (6) beweglich angeordnet 1st.

&bgr;. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Halteplatte (11) - in Längsrichtung des Bolzene (6) gesehen - unverechlebbar an diesem befestigt 1st, daß der Bolzen (6) die Grundplatte (1) durchdringt, daß der Bolzen (6) der Führung von Druckfedern (13,14,26) dient, mittels welcher die Halteplatte (11,17) gegenüber der Grundplatte (1) nachgiebig fixiert werden.

9. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis &bgr;, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Halteplatten (11,17) mehrere, in ihrer Abstandsposltlon in der Nullage unterschiedlich Justierte elektrische Meßeinrichtungen angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Anspruch« 7 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise zwei Bolzen (6) vorgesehen sind und daß zwischen dex Halteplatten (11,17) - die Bolzen (6) umgebend Jeweils wenigstens ein Distanzring (19) angeordnet let.