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Verfahren und Vorrichtung zum Messen von Längen Zum genauen Messen
von Längen benutzt man bisher in der Regel entweder mechanische Meßvorrichtungen
wie Mikrometerschrauben oder optische Meßvorrichtungen. Die mechanischen Meßvorrichtungen
haben zwar meist den Vorteil, daß sie verhältnismäßig einfach und billig sind, jedoch
den Nachteil, daß ihre Meßgenauigkeit sehr beschränkt ist und daß die maximale meßbare
Länge bei Genauigkeiten von etwa OjOI mm sehr gering ist; die optischen Meßvorrichtungen
sind dagegen so kompliziert und teuer, daß sie für viele Fälle, z. B. in der Fertigung
an einfachen Werkzeug- und Produktionsmaschinen, nicht in Betracht kommen.
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Die Erfindung bezweckt eine vorzugsweise mechanische Meßvorrichtung,
die große Meß genauigkeit mit großer Meßlänge und einfachem und billigem Aufbau
verbindet.
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Sie beruht auf dem Gedanken, den Umstand, daß man für sehr kleine
Hübe, also Hübe von der Größenordnung eines Millimeters oder eines Bruchstückes
eines Millimeters, sehr einfache Meßvorrichtungen entwickelt hat und unschwer entwickeln
kann, die mit großer Genauigkeit Bruchteile von hundertstel Millimetern messen,
dadurch auszunutzen, daß man eine Bewegung längs der Strecke, deren Länge gemessen
werden soll, in eine entsprechende Bewegung quer zu dieser Strecke
umwandelt
und auf jene Meßvorrichtung wirken läßt Man hat diese Gedanken bereits bei einem
Meßinstrument verwandt, bei welchem der Fühler eines Meßinstrumentes, das längs
der zu messenden Länge bewegt wird, an einer mit dem Meßinstrument verbundenen Fläche
gleitet, die in einem spitzen Winkel zu der Bewegungsrichtung des Meßinstrumentes
steht. Auch bei einer solchen Anordnung kann man nicht große Meßgenauigkeit mit
großer Meßlänge verbinden. Eine Verbindung von großer Meßgenauigkeit mit großer
Meßlänge ist jedoch der Zweck der Erfindung.
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Gemäß der Erfindung wird eine große Länge mittels einer Meßvorrichtung
gemessen, die durch einen Fühler betätigt wird, dessen Hub wesentlich kleiner ist
als die zu messende Länge, und dem während des Messens eine periodische Hinundherbewegung
gegeben wird. Vorzugsweise ist die zu messende Strecke mit einer Berührungsfläche
mit dem Fühler verbunden, die in der Richtung der zu messenden Strecke einen periodisch
sich wiederholenden Anstieg und Abfall besitzt. Man kann die Vorrichtung aber auch
so ausbilden, daß der Fühler mit Druck an einer Rolle anliegt, die exzentrisch zu
einer Welle sitzt, welche an einer Fläche anliegt, die mit der zu messenden Strecke
verbunden ist.
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Vorzugsweise ist die Berührungsfläche mit dem Fühler mit einer leicht
ablesbaren Skala versehen, deren Teilstrichabstände der Periode der Fühlerbewegung
entsprechen.
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Zur Erläuterung der Erfindung werden in der Zeichnung Ausführungsbeispiele
schematisch dargestellt.
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Fig. I zeigt in Ansicht ein Ausführungsbeispiel, angebracht an dem
Support einer Werkzeugmaschine; Fig. 2 zeigt einen Schnitt nach Linie j4-B der Fig.
I; Fig. 3 zeigt einen Schnitt nach Linie C-D der Fig. 2; Fig. 4 zeigt die prinzipielle
Anordnung eines anderen Ausführungsbeispieles.
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Bei der Anordnung nach Fig. I bis 3 ist eine Meßuhr 1, die einen
Fühler 2 besitzt, mittels eines Trägers 14 starr mit dem Maschinenbett 8 einer Werkzeugmaschine
verbunden. Im Maschinenbett 8 ist eine Spindel 9 gelagert, die durch ein Handrad
IO gedreht werden kann. Auf der Spindel 9 sitzt eine Mutter 7, die mit einem Schlitten
II verbunden ist, auf dem eine Leiste 4 befestigt ist. Die Oberfläche der Leiste
4 ist vollkommen eben und genau parallel zur Achse der Spindel 9.
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Im Träger 14 ist ein Schwenkbolzen I6 gelagert, der zwei Arme 16a
besitzt, in denen mittels Kugellager I7 eine Welle 3 gelagert ist. Die Welle 3 besitzt
in ihrer Mitte einen Exzenter, der genau den gleichen Durchmesser der Welle besitzt.
Der Umfang von Welle 3 und Exzenter 3a ist genau IO mm und die Exzentrizität zwischen
Welle und -Exzenter 0,5 mm. Die Welle 3 besitzt an einer Verlängerung einen Rändelkopf
I8. Der Schwenkbolzens6 besitzt am anderen Ende einen dritten Arm I6o, an dem eine
Zugfeder 15 angreift, so daß die Welle 3 mit solcher Kraft an die Leiste 4 angedrückt
wird, daß die Welle 3 ohne Schlupf auf der Leiste 4 abrollt, wenn die Leiste 4 gegenüber
dem Maschinenbett 8 und somit gegenüber der Meßuhr I und der Welle 3 verschoben
wird. Der Fühler 2 der Meßuhr I liegt mit leichtem Federdruck der Uhr I auf dem
Exzenter 3a auf.
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An einer Seite des Schlittens I I ist eine Skala 5 befestigt. Ein
Zeiger 6, der über dieser Skala spielen kann, ist am Maschinenbett8 angeordnet,
und zwar derart, daß er in waagerechter Richtung um mindestens einen Skalenteil
verschoben und festgestellt werden kann.
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Als Meßinstrument I ist eine Uhr gewählt, die zwei Zeiger und zwei
entsprechende Skalen besitzt. Der eine Zeiger 12 spielt über einer Iooteiligen Skala
und macht bei Maximalbewegung des Fühlers 2 fünf volle Umläufe. Der andere Zeiger
13 spielt über einer 5teiligen Skala und zeigt an, wieviel Umläufe der Zeiger 12
gemacht hat.
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Wenn der Fühler 2 einen Maximalhub von o,5 mm hat, so zeigt der Zeiger
I2, da er bei Aus übung des Maximalhubes fünfmal umläuft, mit jedem Skalenstrich
seiner Skala lIiooo mm des Hubes und, da die Welle 3 bei einem Hnb 5 mm weit auf
der Leiste 4 läuft, mit jedem Skalenstrich 11100 mm dieses Weges an. Bei einem durch
die Handkurbel 10 bewirkten linearen Transport der Leiste 4 um 5 mm läuft also der.
Zeiger I2 fünfmal um, und zwar bei ansteigendem Exzenter rechtsherum, bei abfallendem
Exzenter iinksherum.
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Die Skalenabstände der Skala 5, die bei dem beschriebenen Beispiel
jeweils 5 mm betragen, sind abwechselnd verschieden gefärbt, wobei die Grenzen dieser
verschieden gefärbten Felder genau übereinstimmen mit dem halben Umfang der Exzenterwelle
3a bzw. der Welle 3. Die Meßuhr i besitzt dementsprechend außer der bereits genannten
Skala, die in der einen Farbe aufgezeichnet ist, eine zweite Skala für den Zeiger
12, bei der die Zahlen in der anderen Farbe und in umgekehrter Reihenfolge angeordnet
sind. Je naclldem der Zeiger 6 auf einem in der einen oder anderen Farbe gefärbten
Feld der Skala 5 steht, gilt die eine oder die andere Skala für den Zeiger 12. Auf
diese Weise kann man sehr schnell und sehr genau die durch die Bewegung des Handrades
IO bewirkte Längenänderung messen, wobei der Meßbereich so groß gemacht werden kann,
wie man die Leiste 4 machen will. Durch den Rändelkopf I8 k'ann man die Stellung
des Exzenters 3a und damit des Zeigers 12 genau mit der Skala 5 in ffbereinstimmung
bringen.
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Man kann der Oberfläche der Leiste 4 auch eine andere Form als eine
ebene geben. Beispielsweise kann man lineare Steigungen mit linearen Abfällen abwechseln
lassen oder Kurven, z. B. in Sinusform, wählen. In solchen Fällen wird die Oberfläche
der Leiste unmittelbar von einem Fühler des Meßinstrumentes abgetastet (Fig. 4).
Bei An-
wendung einer Sinuskurvenleiste wird vorzugsweise ein Anzeigegerät
benutzt, welches eine so große Übersetzung hat, daß der Zeiger des Instrumentes
bei der Abtastung einer ganzen Sinuswelle nur zwei Umdrehungen macht. Bei Verwendung
eines elektrischen Anzeigegerätes oder einer kurzen und flachen Sinuskurve kann
man auch die Skalenteilung des Anzeigegerätes dem Wegunterschied zwischen Längs-
und Querbewegung anpassen.
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PATENTANspnücHE: 1. Verfahren zum Messen einer größeren Länge mittels
einer Meßvorrichtung, die durch einen Fühler betätigt wird, dessen Hub wesentlich
kleiner ist als die zu messende Länge, dadurch gekennzeichnet, daß dem Fühler während
des Messens eine periodische Hinundherbewegung gegeben wird.