Dr. Ejnar Rolf Michelsen, Embrach (Zürich), ist als Erfinder genannt worden Die Erfindung betrifft ein mit einem Fühlstift versehenes Gerät zum Messen kleiner Längenunter schiede. Bei den üblichen Geräten dieser Art wirkt der Fühlstift über eine Zahnstange und Zahnräder auf eine Welle, auf welcher ein Zeiger angebracht ist. Dieser Zeiger zeigt auf einer kreisbogenförmigen Skala den mit dem Fühlstift abgetasteten Längen unterschied an, oder registriert das Messergebnis auf einem Registrierpapier. Diese Geräte weisen mehrere Nachteile auf.
Die meist mit Evolventenverzahnung versehenen Zahnräder bewirken eine ungleichmässige Übertragung der Fühlstiftbewegung auf den Zeiger, wobei die Ungleichmässigkeit und damit die Abwei chung von der Proportionalität zwischen Fühlstift- verschiebung und Anzeige um so grösser ist, je klei ner die Zahl der Zähne ist. Um eine genügende Ver grösserung zu erzielen, müssen aber praktisch Zahn räder mit nur wenigen Zähnen verwendet werden. Im Falle dass mehrere Zahnradpaare verwendet wer den, können sich die Fehler summieren, ganz abge sehen von eventuell auftretendem Spiel.
Es kommt hinzu, dass die Messung auf einer kreisbogenförmigen Messlinie erfolgt, die durch eine Anzeigeskala oder durch eine Kreisbogenkoordinate auf einem Regi- strierpapier dargestellt ist. Zur genauen Auswertung eines Registrierstreifens mit Kreisbogenkoordinaten ist aber oft eine zeitraubende Umzeichnung der Re- gistrierkurve erforderlich.
Beim Gerät nach der Erfindung sind diese Nach teile vermieden. Dasselbe zeichnet sich aus durch einen Hebel mit einer harten, polierten Fläche, auf welche das innere Ende des Fühlstiftes einwirkt und dadurch bei der Messung den Hebel entsprechend der Verschiebung des Fühlstiftes verschwenkt, durch einen um die Schwenkachse des Hebels schwenk baren Zeiger, der länger ist als der Hebel und mit demselben einen unveränderlichen Winkel einschliesst und dem eine gerade Messlinie zugeordnet ist, welche in Richtung der Hebelschwenkachse gesehen mit der Achse des Fühlstiftes den gleichen Winkel einschliesst wie der Hebel und der Zeiger.
In der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch das Messgerät längs der Linie I-I von Fig. 2, Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II von Fig. 1, Fig. 3 eine Einzelheit in der Draufsicht.
Das dargestellte Gerät weist einen Fühlstift 1 auf, mit welchem in bekannter Weise direkt oder indirekt über ein Hebelsystem ein Körper abgetastet werden kann, um Längenunterschiede zu messen. Das innere, zugespitzte Ende 2 des Fühlstiftes wirkt auf einen kurzen Hebel 3 ein, und zwar auf eine harte, polierte Fläche 4 dieses Hebels. Unter hart wird hierbei eine Brinellhärte von über 500 kg/mm2 verstanden. Der Hebel 3 oder mindestens ein diese Fläche 4 aufweisender Einsatzteil besteht vorzugs weise aus Hartmetall oder aus einem harten Mineral, wie Achat oder dergleichen. Der Hebel 3 ist mit seiner Schwenkachse 5 fest verbunden.
Mit dieser Achse 5 ist ferner auch der Zeiger 6 fest verbunden, und zwar so, dass der Hebel 3 und der Zeiger 6 in der Richtung der Schwenkachse 5 gesehen, also in der Zeichenebene der Fig.2 einen Winkel von 90 miteinander einschliessen.
Die Spitze 7 des Zeigers 6 spielt über einer ihm zugeordneten geradlinigen Anzeigeskala 8, welche mit der Achse des Fühlstiftes 1 in der Richtung der Schwenkachse 5 gesehen ebenfalls einen Winkel von 90 bildet.
Wenn der Fühlstift 1 sich aus der dargestell ten Lage nach oben bewegt, so kommt seine Spitze 2 von A nach A', während die Spitze 7 des Zeigers 6 von B nach B' wandert. Die Dreiecke O A A' und
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O B B' sind ähnlich, so dass die Beziehung gilt.
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ist bei gegebener Einstellung des Gerätes eine Konstante, die das Übersetzungsverhältnis dar stellt. Die Verschiebung des Fühlstiftes wird somit ohne jeglichen, durch ein Zahnradgetriebe oder der gleichen verursachten Fehler unmittelbar unter Wah rung strenger Proportionalität auf der geraden An zeigeskala 8 abgebildet.
An die Stelle der Skala 8 würde im Falle eines Registriergerätes eine orthogonale Koordinate des Registrierstreifens treten, der sich, in Fig. 2 gesehen, in der Längsrichtung des Zeigers 6 bewegen würde. Die einzelnen Messwerte könnten mit Hilfe einer an sich bekannten Fallbügelvorrichtung auf dem Re gistrierstreifen markiert werden.
Zur Erreichung der proportionalen Übersetzung ist es nicht nötig, dass der Winkel A O B ein rech ter Winkel ist, wenn nur der Winkel zwischen der Skala 8 und der Längsachse des Fühlstiftes 1 dem Winkel A O B gleich ist, immer in der Richtung der Schwenkachse 5 des Zeigers gesehen. Die grosse Härte der Fläche 4 ist nötig, damit durch Deforma tion dieser Fläche keine Fehler entstehen.
Die konstruktive Ausbildung des Gerätes ist in der Zeichnung nur ganz schematisch gezeigt. In ein dosenförmiges Gehäuse 9 ragt ein Halter 10, dessen vier Schenkel 10' mit dem Boden 11 und dem Deckel 12 des Gehäuses 9 zwei Führungen 13 bildet, in welchem die zwei Schenkel 14 eines U-förmigen Supportes 15 gleiten (siehe auch Fig. 3), der durch ein Kugelgelenk 16 mit dem Ende einer Mikrometer schraube 17 verbunden ist, durch deren Drehung der Support 15 verschoben werden kann. An Stelle des Kugelgelenkes könnte man natürlich eine Feder vorsehen, welche den Support 15 gegen das Ende der Schraube 17 drückt. Die zwei Supportschenkel 14 sind mit Spitzenlagern 18 versehen, in welchen die Schwenkachse 5 des Hebels 3 und des Zeigers 6 gelagert ist. Der Zeiger 6 ist mit einem Gegen gewicht 19 versehen.
Am Gehäuse 9 ist eine Büchse 20 angesetzt, durch welche der Fühlstift 1 hindurchgeht. In der Büchse befindet sich eine Druckfeder 21, die sich einerseits an einem mit dem Fühlstift verbundenen Querstift 22 und anderseits an einer Regulier schraube 23 abstützt, in welcher der Fühlstift 1 ge lagert ist. Die Feder 21 ist bestrebt, den Fühlstift nach oben und damit den Hebel 3 und den Zeiger 6 im Gegenuhrzeigersinne zu bewegen. Dieser Feder wirkt eine Zugfeder 24 entgegen, welche zwischen dem Support 15 und dem Gegengewicht 19 angeord net ist und das Hebelzeigersystem im Zeigersinne zu verdrehen trachtet. Selbstverständlich könnte eine derartige Feder auch so angeordnet sein, dass sie un mittelbar auf den Hebel 3 wirkt.
Durch Regulieren der Schraube 23 kann man die Nullage des Zeigers einstellen, welche nicht der dargestellten Mittellage, sondern dem Punkt der Skala 8 entspricht.
Durch Drehen der Mikrometerschraube 17 kann man den Support 15 verschieben und damit den Ab stand O A, also das Übersetzungsverhältnis verän dern. Das beschriebene Gerät weist also gegenüber den bisher üblichen Geräten nicht nur den Vorzug grösserer Genauigkeit auf, sondern auch den Vorzug, dass das Übersetzungsverhältnis verändert werden kann. Der Kopf 25 der Mikrometerschraube kann mit einer Teilung 26 versehen sein, die gegenüber einem festen Index 27 spielt und das Übersetzungs verhältnis anzeigt, wobei jeder Teilstrich einem ganz- zahligen Übersetzungsverhältnis entspricht. Dieses Verhältnis kann z. B. zwischen 200 und 300 in Stufen von je 10 variieren. Der Hebel 3 kann z. B.
etwa 1-2 mm lang sein und der Zeiger etwa 200- bis 300mal so lang. Ein Übersetzungsverhältnis von 250 dürfte für viele Fälle bevorzugt werden. An Stelle der Schraube 17 könnte man auch einen in seiner Längsrichtung. verstellbaren und in regelmässi gen Abständen feststellbaren Stift verwenden. Der Zeiger 6 könnte durch einen Lichtzeiger ersetzt wer den, der natürlich ebenfalls einen unveränderlichen Winkel mit dem Hebel 3 bilden muss. Man kann z. B. an Stelle des Gegengewichtes 19 eine kleine Glühbirne montieren, wobei Federn, wie z. B. die Feder 24, zur Stromzuführung verwendbar wären. Ein scharfer, den Lichtzeiger bildender Lichtstrahl müsste dann in Längsrichtung des Zeigers 6 ausge blendet werden.
Statt dessen kann man die Schwenk achse 5 auch hohl ausbilden und unter Verzicht auf die Spitzenlagerung einen Lichtstrahl von aussen in Richtung der geometrischen Achse der Schwenkachse auf einen unter 45 zu dieser Achse geneigten Spiegel richten, von wo aus der Lichtstrahl den Lichtzeiger bildet.
Das Gerät ist selbstverständlich mit nicht gezeig ten Halteeinrichtungen versehen, um es in der Mess- lage montieren zu können. Es sei noch hervorge hoben, dass bei dem dargestellten Gerät die Federn 21 und 24 auf den Fühlstift 1 bzw. auf den Hebel 3 wirken und diese beiden Teile in dauernder Berüh rung miteinander halten, und zwar so, dass sie beim Aufhören der Tastwirkung aus jeder beliebigen Lage in die mit der Schraube 23 eingestellte Nullstellung zurückkehren.
Alternativ könnte man die Feder 21 auch anbringen, dass sie den Fühlstift 1 nach aussen, also auf das Messobjekt oder das dazwischenliegende Übertragungssystem drückt. In diesem Falle würde man den Zeiger durch Regulieren der Halteeinrich tungen auf den Nullpunkt der Skala einstellen.
Dr. Ejnar Rolf Michelsen, Embrach (Zurich), has been named as the inventor. The invention relates to a device provided with a feeler pin for measuring small differences in length. In conventional devices of this type, the feeler pin acts via a rack and gear wheels on a shaft on which a pointer is attached. This pointer shows the difference in length scanned with the feeler pen on a circular arc-shaped scale, or records the measurement result on a recording paper. These devices have several disadvantages.
The gearwheels, which are usually provided with involute teeth, cause an uneven transfer of the feeler pin movement to the pointer, whereby the unevenness and thus the deviation from the proportionality between the feeler pin displacement and the display is greater, the smaller the number of teeth. In order to achieve a sufficient enlargement, however, gears with only a few teeth must practically be used. In the event that several gear pairs are used, the errors can add up, regardless of any backlash that may occur.
In addition, the measurement takes place on a circular arc-shaped measuring line, which is represented by a display scale or by a circular arc coordinate on recording paper. For the precise evaluation of a registration strip with circular arc coordinates, however, a time-consuming drawing of the registration curve is often necessary.
In the device according to the invention, these parts are avoided after. The same is characterized by a lever with a hard, polished surface on which the inner end of the feeler pin acts and thereby pivots the lever during the measurement according to the displacement of the feeler pin, by a pointer that can be pivoted about the pivot axis of the lever and that is longer than the lever and with the same includes an invariable angle and to which a straight measuring line is assigned, which, viewed in the direction of the lever pivot axis, includes the same angle with the axis of the feeler pin as the lever and the pointer.
In the accompanying drawing, an exemplary embodiment of the invention is shown schematically. 1 shows a section through the measuring device along line I-I from FIG. 2, FIG. 2 shows a section along line II-II from FIG. 1, FIG. 3 shows a detail in plan view.
The device shown has a feeler pin 1, with which a body can be scanned in a known manner, directly or indirectly via a lever system, in order to measure differences in length. The inner, pointed end 2 of the feeler pin acts on a short lever 3, specifically on a hard, polished surface 4 of this lever. Hard is understood here to mean a Brinell hardness of over 500 kg / mm2. The lever 3 or at least one insert part having this surface 4 is preferably made of hard metal or a hard mineral such as agate or the like. The lever 3 is firmly connected to its pivot axis 5.
The pointer 6 is also firmly connected to this axis 5, specifically in such a way that the lever 3 and the pointer 6, viewed in the direction of the pivot axis 5, that is, enclose an angle of 90 with one another in the plane of the drawing in FIG.
The tip 7 of the pointer 6 plays over a straight display scale 8 assigned to it, which also forms an angle of 90 with the axis of the feeler pin 1 in the direction of the pivot axis 5.
When the feeler pin 1 moves up from the dargestell th position, its tip 2 comes from A to A ', while the tip 7 of the pointer 6 moves from B to B'. The triangles O A A 'and
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O B B 'are similar so the relationship holds.
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is a constant with a given device setting that represents the transmission ratio. The displacement of the feeler pin is thus mapped directly on the straight display scale 8 without any errors caused by a gear drive or the like, with strict proportionality.
In the case of a recording device, the scale 8 would be replaced by an orthogonal coordinate of the recording strip which, as seen in FIG. 2, would move in the longitudinal direction of the pointer 6. The individual measured values could be marked on the registration strip with the aid of a drop bracket device known per se.
To achieve the proportional translation, it is not necessary that the angle AOB is a right angle if only the angle between the scale 8 and the longitudinal axis of the feeler pin 1 is equal to the angle AOB, always seen in the direction of the pivot axis 5 of the pointer . The great hardness of surface 4 is necessary so that deformation of this surface does not cause any errors.
The structural design of the device is shown only very schematically in the drawing. A holder 10 protrudes into a box-shaped housing 9, the four legs 10 'of which form two guides 13 with the base 11 and the cover 12 of the housing 9, in which the two legs 14 of a U-shaped support 15 slide (see also FIG. 3 ), which is connected by a ball joint 16 to the end of a micrometer screw 17, by rotating the support 15 can be moved. Instead of the ball joint, a spring could of course be provided which presses the support 15 against the end of the screw 17. The two support legs 14 are provided with point bearings 18 in which the pivot axis 5 of the lever 3 and the pointer 6 is mounted. The pointer 6 is provided with a counterweight 19.
A sleeve 20 is attached to the housing 9, through which the feeler pin 1 passes. In the sleeve there is a compression spring 21, which is supported on the one hand on a cross pin connected to the feeler pin 22 and on the other hand on a regulating screw 23 in which the feeler pin 1 is ge superimposed. The spring 21 tries to move the feeler pin upwards and thus the lever 3 and the pointer 6 in the counterclockwise direction. This spring counteracts a tension spring 24 which is net angeord between the support 15 and the counterweight 19 and seeks to twist the lever pointer system in the pointer sense. Of course, such a spring could also be arranged in such a way that it acts directly on the lever 3.
By regulating the screw 23 you can set the zero position of the pointer, which does not correspond to the center position shown, but to the point on the scale 8.
By turning the micrometer screw 17 you can move the support 15 and thus the Ab stood O A, so change the transmission ratio. The device described thus not only has the advantage of greater accuracy compared to the devices customary up to now, but also the advantage that the transmission ratio can be changed. The head 25 of the micrometer screw can be provided with a graduation 26 which plays against a fixed index 27 and indicates the transmission ratio, each graduation corresponding to an integer transmission ratio. This ratio can e.g. B. vary between 200 and 300 in steps of 10 each. The lever 3 can, for. B.
about 1-2 mm long and the pointer about 200 to 300 times as long. A gear ratio of 250 should be preferred in many cases. Instead of the screw 17, one could also have one in its longitudinal direction. Use an adjustable pen that can be locked at regular intervals. The pointer 6 could be replaced by a light pointer who, of course, must also form an invariable angle with the lever 3. You can z. B. in place of the counterweight 19 mount a small light bulb, with springs, such. B. the spring 24, would be used for power supply. A sharp light beam forming the light pointer would then have to be masked out in the longitudinal direction of the pointer 6.
Instead, the pivot axis 5 can also be hollow and, dispensing with the tip bearing, direct a light beam from the outside in the direction of the geometric axis of the pivot axis to a mirror inclined at 45 to this axis, from where the light beam forms the light pointer.
The device is of course provided with holding devices (not shown) in order to be able to mount it in the measuring position. It should also be emphasized that in the device shown, the springs 21 and 24 act on the feeler pin 1 and on the lever 3 and keep these two parts in constant touch with each other, in such a way that when the tactile action ceases each return any position to the zero position set with the screw 23.
Alternatively, the spring 21 could also be attached so that it presses the feeler pin 1 outwards, that is to say on the measurement object or the transmission system lying in between. In this case, the pointer would be adjusted to the zero point of the scale by regulating the holding devices.