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Messgerät mit einer federnden Tastkufe
Bekannte hochempfindliche Messgeräte kennzeichnen sich durch verhältnismässig schwach ausgebil- dete Übertragungsteile, deren bewegte Massen zum Zwecke der Erreichung der gewünschten Empfind- lichkeit sehr klein gehalten werden müssen. Insbesondere die Lagerung der Drehachse des Anzeigeele- mentes gestaltet sich äusserst schwierig, da Zapfenlager, wenn auch ein geringes, so doch ein gewisses
Spiel aufweisen, welches die Messergebnisse verfälscht. Übliche und bekannte Spitzenlager sind sehr stoss- empfindlich und eignen sich daher nicht für Messgeräte, welche betriebsbedingten Erschütterungen unter- worfen werden.
Es sind auch Messgeräte bekannt, bei welchen eine federnde Tastkufe, deren Bewegung mittels eines an einem mit ihr starr verbundenen Übertragungshebel anliegenden Übertragungskörpers auf den entgegen der Kraft einer Feder bewegbaren Zeigerbalken übertragen wird, dessen freies Ende auf einer Ableseska- la spielt. Durch die federnde Anordnung der Tastkufe wird wohl eine spielbehaftete Lagerung desselben vermieden und deren Bewegung auf einen durch Federspannung kraftschlüssig damit verbundenen Übertra- gungskörper weitergeleitet, an welchem das Anzeigeelement beispielsweise in Form eines Zeigerbalkens befestigt ist.
Es ist ein grosser Nachteil solcherart ausgebildeter Messgeräte, dass die Empfindlichkeit des
Messgerätes durch die Länge des Zeigerbalkens bestimmt wird und dass demzufolge eine Änderung des
Messbereiches entsprechend der jeweils vorhandenen Messgrössen nur schwer oder gar nicht möglich ist.
Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Messgeräte mit federnd gelagerter Tastkufe ist es, dass diese
Tastkufe während der Messung eine Drehbewegung um den Lagerungspunkt ausführt, so dass insbesondere bei der Messung von Gegenständen kreisförmigen Durchmessers sehr genau darauf geachtet werden muss, die Messschneiden der Tastkufen genau diametral auf dem kreisförmigen Durchmesser anzuordnen, da sonst die geringste Abweichung vom diametralen Durchmesser zu unrichtigen Messergebnissen führt.
Ein weiterer sehr schwerwiegender Nachteil der bekannten Messgeräte ist darin zu sehen, dass die mit der federnd gelagerten Tastkufe zusammenarbeitende feststehende Tastkufe, wenngleich am Messgerätgehäuse zum Zwecke der Grobanpassung an verschiedene Durchmesser verschiebbar angeordnet, nicht dahingehend ausgebildet ist, eine feinstufige 8011- bzw. Nullwerteinstellung zu gestatten. Um eine solche Einstellung vorzunehmen, müssen im Inneren des Messgerätes angeordnete Justierschrauben betätigt werden, wodurch nicht nur die Justierarbeiten zeitlich verzögert, sondern auch die hochempfindlichen Bauelemente im Inneren des Gehäuses der Gefahr einer Beschädigung durch nachlässige Handhabung des Justierwerkzeuges unterworfen werden.
Um diese Nachteile und Mängel der bekannten Messgeräte zu beseitigen, setzt sich die Erfindung zum Ziel, das Messgerät so auszubilden, dass eine Änderung des Messbereiches und eine Feineinstellung der feststehenden Tastkufe ohne Eingriffe in den Mechanismus möglich ist und dass beim Messen von Gegenständen kreisrunden Querschnittes keine Fehlmessungen erfolgen können.
Die erfindungsgemässe Lösung der gestellten Aufgaben erfolgt dadurch, dass bei einem Messgerät mit einer federnden Tastkufe, deren Bewegung mittels eines an einem mit ihr starr verbundenen Übertragungshebel anliegenden Übertragungskörpers auf den entgegen der Kraft einer Feder bewegbaren Zeigerbalken übertragen wird, die den Zeigerbalken gegen den Übertragungskörper drückende Feder eine an seinem Ende befestigte Blattfeder ist, die gleichzeitig die einzige Befestigung des Zeigerbalkens im Gehäuse des Messgerätes darstellt, und dass der hiedurch zwischen Zeigerbalken und Übertragungshebel spielfrei eingeklemmte Übertragungskörper in einem Käfig geführt und zwecks Änderung des Messbereiches
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verschiebbar ist.
Diesem Haupterfindungsmerkmal zufolge ist der Zeigerbalken des Messgerätes durch eine Blattfeder am Gehäuse befestigt, wodurch eine spielfreie und robuste Lagerung des Zeigerbalkens mit geringem
Kostenaufwand möglich ist. Durch die verschiebbare Anordnung des spielfrei eingeklemmten Übertra- 5 gungskörpers wird ausserdem eine konstruktiv sehr einfache Vorrichtung geschaffen, um den Messbereich des Gerätes innerhalb weiter Grenzen zu ändern.
In diesem Zusammenhang ist es wichtig, dass der Käfig über einen Gelenkhebel mit einem Einstell- zeiger in Verbindung steht, dessen Verstellung entlang einer zugehörigen Messbereichskala die Verschie- bung des Übertragungskörpers bewirkt. Der an der Aussenseite des Messgerätgehäuses angeordnete und auf ) einer Messbereichskala spielende Einstellzeiger ermöglicht eine genaue ablesbare Einstellung des Messbe- reiches ohne Eingriffe in das Innere des Mechanismus.
Besonders vorteilhaft ist es, dass der Übertragungskörper eine im Käfig geführte Kugel ist.
Die kugelförmige Ausbildung des Übertragungskörpers gewährleistet nicht nur eine praktisch rei- bungslose Bewegung desselben, sondern senkt auch die Gestehungskosten des Messgerätes, da billige han- ; delsübliche Kugeln Verwendung finden können.
Bei besonders hoch empfindlichen Messgeräten ist es vorteilhaft, den Übertragungskörper in Form eines im Käfig geführten Rhombus auszubilden, dessen gegenüberliegende Kanten auf dem Zeigerbalken und dem Übertragungshebel aufliegen und als Schneidlager wirken.
Ein im Käfig geführter Rhombus bildet definierte Schneidlager, während ein kugelförmig ausgebil- ) deter Übertragungskörper nur punktförmige Auflageflächen aufweist.
Für die konstruktive Ausbildung ist es wesentlich, dass die Tastkufe an einer Stange befestigt ist, welche durch Blattfedern, die eine Geradführung bewirken, mit dem Gehäuse verbunden ist.
Eine derartig ausgebildete Lagerung der beweglichen Tastkufe bietet die Gewähr, dass die Mess- schneide dieser Kufe zur Messschneide der fest am Gehäuse angeordneten Kufe ständig parallel liegt, so dass keine Fehlmessungen bei Körpern kreisrunden Querschnittes erfolgen können.
Ausserdem erhält die Tastkufe durch die Blattfederführung eine definierte Nullage, so dass auch To- leranzmessungen vorgenommen werden können.
Wesentlich ist es auch, dass an der Stange, welche die Tastkufe trägt, gleichzeitig der Übertragungs- hebel befestigt ist.
Die starre Verbindung zwischen Tastkufe und Übertragungshebel schliesst Übertragungsfehler aus und ist konstruktiv in einfachster Weise auszuführen.
Um mögliche Materialverformungen durch Wärmeeinwirkung zu berücksichtigen, ist es wesentlich, dass das Messgerät einen Handgriff aufweist, an dessen oberem Ende das Gehäuse mit dem Messwerk und der Messskala angeordnet ist, während sein unteres Ende einen Arm mit einer durch eine Mutter einstell- baren Gegentastkufe trägt.
Die Handwärme beeinflusst bei einer solchen Ausführung weder das Messobjekt noch das Gehäuse, da es ohne weiteres möglich ist, beispielsweise durch einen Handgriff aus Kunststoff die Handwärme vom
Gehäuse und den Tastkufen fernzuhalten. Die Ausstattung der Gegentastkufe mit einer Einstellschraube gestattet in einfachster Art und Weise die Nullpunkteinstellung des Messgerätes.
Durch die erfindungsgemässe Ausbildung des Messwerkes ist es möglich, dass das freie Ende des Zei- gerbalkens eine Noniusskala trägt.
Da der Zeigerbalken erfindungsgemäss als einzelnes Bauelement durch eine Blattfeder am Gehäuse gelagert und nicht wie bei bekannten Messgeräten starr mit dem Übertragungskörper verbunden ist, kann eine zusätzliche Belastung des Zeigerbalkens beispielsweise durch eine Noniusskala erfolgen.
Besonders vorteilhaft ist es, dass die Noniusskala aus lichtdurchlässigen Teilstrichen auf einer licht- undurchlässigen Fläche besteht, die hinter einer feststehenden, ebenfalls mit lichtdurchlässigen Teilstri- chen versehenen Ablesefläche verschieblich ist, und hinter den Skalenflächen im Gehäuse des Messgerä- tes eine Lichtquelle angeordnet ist.
Die Möglichkeit der Anordnung einer Noniusskala mit lichtdurchlässigen Teilstrichen ist bei andern
Geräten nicht gegeben und stellt im Zusammenhang mit der möglichen Messbereicheinstellung einen be- deutenden Vorteil dar, da man an Stelle einer Absolutmessung eine entsprechend dem eingestellten Mess- bereich angestrebte Relativmessung vornehmen kann, durch welche massgerecht ausgeführte Werkstücke vom Ausschuss klar unterschieden werden können.
Da die Noniusskala durch eine im Gehäuse angeordnete Lichtquelle beleuchtet wird, ist es besonders wichtig, dass die lichtdurchlässigen Teilstücke als Schlitze ausgebildet sind, wobei die Schlitze der in- nen bewegten Noniusflächen beiderseitig von einem radialen Mittelschlitz aus nach der Lichtquelle hin
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geneigt sind, während die Schlitze der äusseren festen Ablesefläche beiderseitig von einem Radialschlitz aus eine entgegengesetzte Neigung aufweisen.
Um Toleranzmesswerte rasch und wirksam anzuzeigen, ist es wichtig, dass je drei nebeneinanderlie- genden radialen Schlitzen zur Anzeige des Toleranzfeldes farbige Linsen vorgeschaltet sind.
Durch eine verschiedenfarbige Ausbildung dieser Linsen ist es möglich, bei der Handhabung des Messgerätes mit einem Blick zu erkennen, ob die Messgrösse innerhalb vorgeschriebener Toleranzwerte liegt oder unzulässige Abweichungen aufweist.
Eine verbesserte Ausführung der Noniusskala kennzeichnet sich dadurch, dass den drei nebeneinander- liegenden radialen Schlitzen Photozellen, welche Schaltungen innerhalb des Toleranzfeldes bewirken, vorgeschaltet sind.
Durch eine solche erfindungsgemässe Ausstattung des Messgerätes mit Photozellen erschliessen sich mannigfaltige Anwendungsmöglichkeiten eines solchen Messgerätes, welches beispielsweise automatisch die Einstellung einer Werkzeugmaschine unter Einhaltung der vorgeschriebenen Toleranzen steuern kann.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Dabei gehen aus der Zeich- nung und der Beschreibung hiefür weitere Einzelheiten hervor.
Fig. 1 zeigt das Messgerät in teilweisem Schnitt, Fig. 2 zeigt eine Lichtmarkierung entsprechend der Fig. l, Fig. 3 zeigt eine Ausführung mit radial verlaufenden Schlitzen.
In der Fig. 1 ist mit dem Handgriff 1 das Gehäuse 2 des Messgerätes fest verbunden. Das Gehäuse besitzt über dem Handgriff eine Ablesefläche 3, die feststehend ist. Dieser Ablesefläche 3 steht eine Noniusskala 4, die beweglich ist, gegenüber. Die Noniusskala 4 ist fest am Zeigerbalken 5 angebracht.
Dieser Zeigerbalken ist durch eine abgewinkelte Blattfeder 7 mit dem Gehäuse 2 fest verbunden. Die
Bewegung des Zeigerbalkens 5 erfolgt über einen Übertragungskörper 8, der im Ausführungsbeispiel eine Kugel ist, die im Käfig 9 in Pfeilrichtung 10 je nach der Bewegung des Zeigers 11 hin-und herbewegt werden kann. Der Zeiger 11 zeigt auf einer Skala 12 die eingestellte Empfindlichkeit an, denn die Messgenauigkeit bzw. das Übertragungsverhältnis wird umso grösser, je mehr sich der Übertragungskörper 8 dem Drehpunkt des Zeigerbalkens 5 in der Nähe der Blattfeder 7 nähert. Die Messkraft wird dann vom Übertragungshebel 13 auf den Übertragungskörper 8 gebracht, wobei letzten Endes durch Bewegung der beweglichen Messkufe 14 die Anzeige erfolgt, wenn das Werkstück 15 den Abstand zwischen der beweglichen Messkufe 14 und der einstellbaren Messkufe 16 verändert.
Die Messkufe 16 ist z. B. durch Drehen der Mutter 17 in ihrem Abstand von der Messkufe 14 einstellbar, d. h. das Längenmessgerät kann so auf einen Sollwert eingestellt werden, um dann Abweichungen verschiedener Werkstücke, die den Sollwert besitzen sollen, anzuzeigen. Die Beleuchtung 6 dient dann für die genaue Ablesung.
In der Fig. 2 ist die Stellung gezeigt, die die Fig. 1 angibt, wenn die radialen Schlitze 18,19 der Noniusskala 4 und der Ablesefläche 3 sich decken. Jetzt wird der Lichtschlitz 20 sichtbar. Jede noch so kleine Abweichung lässt diesen Schlitz 20 verschwinden. Es ist dann nur noch eine diffuse Lichtwirkung erkennbar, die sich in mehr oder weniger hellen Lichtbändern,. je nach der Abweichung, ober- oder unterhalb des Lichtschlitzes 20 erkennbar. macht.
Die lichtdurchlässigen Teilstriche bzw. die zur Beleuchtungsquelle hin oder weggeneigten Noniusschlitze 22,23 sind um die halbe Spaltbreite gegeneinander abgewinkelt, was in der Zeichnung übertrieben dargestellt ist. Diese gegenseitige Abwinkelung dient dem Zweck, die sich deckenden Noniusschlitze, welche. aus technischen Gründen eine gewisse Mindestbreite aufweisen müssen, künstlich zu verschmälern. Der von der Lichtquelle kommende Lichtstrahl kann demzufolge nur durch die sich tatsächlich deckenden Schlitze hindurchdringen, während durch die unmittelbar darüber und darunterliegenden Schlitze, welche, wenn. auch um kleinste Grössenordnungen, gegeneinander verschoben sind, nur mehr ein Lichtschimmer erkenntlich ist.
Entsprechend den Noniusgesetzen werden die sich tatsächlich deckenden Noniusschlitze umso weiter von den radial angeordneten Schlitzen 18,19 entfernt liegen, je weiter die Noniusskala 4 aus der Nullstellung abweicht. Da der Messbereich durch die erfindungsgemässe Ausbildung des Messgerätes mittels des Zeigers 11 auf der Skala 12 in weiten Grenzen geändert werden kann, ist es möglich, auch kleinste Toleranzen des zu messenden Werkstückes durch verhältnismässig grosse Ausschläge der Noniusskala 4 anzuzeigen. Man kann demzufolge verschiedenfarbige Linsen auf der Ablesefläche 3 anordnen, von welchen jede vorteilhafterweise drei Noniusschlitze überdeckt, wobei der mittlere den Lichtstrahl dann voll hindurchgehen lässt, wenn der Ausschlag des Gerätes einer bestimmten Messgrösse entspricht und die Linse gleichmässig hell erleuchtet.
Man kann beispielsweise eine grün gefärbte Linse am Ausschlag des gewünschtenSollwertes, einezweite gelb gefärbte Linse amAusschlag eines noch zulässigen Toleranzwertes und eine dritte rot gefärbte Linse für Ausschläge unzulässiger Abweichungen anordnen.
Die Toleranzeinstellung erfolgt bei dem Ausführungsbeispiel folgendermassen : Auf der Skala 12 wird
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mit dem Zeiger 11 die gewünschte Toleranz eingestellt. Der Zeiger 11 verschiebt über den Gelenkhebel 30 und den Käfig 9 den Übertragungskörper 8. Dadurch wird das Übersetzungsverhältnis des Zeigerbalkens 5 verändert. Auf diese Weise können mit dem Gerät z. B. alle Toleranzen zwischen 1/100 und
1/1000 mm stufenlos eingestellt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Messgerät mit einer federnden Tastkufe, deren Bewegung mittels eines an einem mit ihr starr verbundenen Übertragungshebel anliegenden Übertragungskörpers auf den entgegen der Kraft einer Feder bewegbaren Zeigerbalken übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die den Zeigerbalken (5) gegen den Übertragungskörper (8) drückende Feder eine an seinem Ende befestigte Blattfeder (7) ist, die gleichzeitig'die einzige Befestigung des Zeigerbalkens (5) im Gehäuse (2) des Messgerätes darstellt, und dass der hiedurch zwischen Zeigerbalken (5) und Übertragungshebel (13) spielfrei eingeklemmte Übertragungskörper (8) in einem Käfig (9) geführt und zwecks Änderung des Messbereiches verschiebbar ist.