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Teilungsträger für Präzisionsteilungen Die Erfindung betrifft eine
Trägervorrichtung für Präzisionsteilungen, bestehend aus einem Grundkörper hoher
Biegesteifigkeit und einer unter Längsverschieblichkeit mit diesem verbundenen,
die Teilung tragenden Folie hoher Längenkonstanz.
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Bei Trägern für Präzisionsteilungen ist es erwünscht, selbst geringfügige
Längenänderungen der die eigentliche Teilung tragenden Fläche, im folgenden kurz
Teilungsfläche genannt, zu vermeiden.
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Es ist bekannt, durch entsprechende Formgebung des Querschnittes
(z. B. H- oder X-Profil) eine hohe Durchbiegungsfestigkeit zu erreichen und zum
anderen gleichzeitig die Auswirkung von doch erfolgten Durchbiegungen auf die Länge
der Teilungsfläche klein zu halten, und zwar dadurch, daß man die Teilungsfläche
in die neutrale Schicht dieses Profils legte.
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Obwohl man durch dieses Vorgehen bereits zu ganz guten Ergebnissen
gelangte, haften ihm dennoch schwerwiegende Nachteile an. So ist bereits die Herstellung
mit der erforderlichen Genauigkeit der Profilgebung, um tatsächlich eine neutrale
Schicht als Teilungsfläche mit hoher Oberflächengüte zu erhalten, aufwendig und
kostspielig. Ferner kann der Umstand Unbequemlichkeiten mit sich bringen, daß die
Teilungsfiäche sich dabei an einer unzugänglichen Stelle befindet. Auch ist es sogar
möglich, daß die Verteilung der Kräfte bei der Halterung des Teilungsträgers unkontrollierbarerweise
trotzdem so ungünstig ist, daß nicht die gemäß der Querschnittgebung berechnete,
sondern eine davon abweichende Fläche die Rolle der »neutralen Schicht« übernimmt.
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Des weiteren ist eine Präzisionsmeßlatte zu Nivellierzwecken bekannt,
die den Nachteil obiger Anordnung folgendermaßen vermeidet.
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Da die Präzisionsmeßlatten in ihrer Gebrauchslage auf Grund der Halterung
an nur einem Angriffspunkt, sowie Einflüssen von außen (z. B. Feuchtigkeitseinwirkungen,
Wind und Transport) eine hohe Biegesteifigkeit aufweisen muß, wurde diese durch
entsprechende Formgebung des Grundkörpers (z. B.
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U-Form) erreicht.
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Die Wirkung der neutralen Schicht eines U-Profiles wird aber hierbei
nicht genutzt. Der Teilungsträger ist im Gegensatz zu dem obenerwähnten Ausführungsbeispiel
nicht in der neutralen Schicht des Grundkörpers sondern an dessen Oberfläche angebracht.
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Die Formgebung des Grundkörperprofils braucht aus folgendem Grunde
nicht sehr exakt sein.
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Der Teilungsträger, der als eine gegen Temperatur und sonstige maßverfälschende
Einwirkungen unempfindliche Folie hoher Längenkonstanz ausgebildet ist, ist an dem
Grundkörper dermaßen angebracht,
daß innerhalb von Grenzen eine gegenseitige Längsverschieblichkeit
gewährleistet ist.
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Zur Erreichung des genannten Effektes ist die Folie mit dem Grundkörper
folgendermaßen verbunden.
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Die Folie liegt lose in einer an der Oberseite des Grundkörpers eingearbeiteten
U-förmigen Nut.
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Das obere Ende der Folie hängt an einem Hebel, der in einem Schneidlager
kippt und an dessen hinterem Arm eine Zugfeder angreift. Das untere Ende der Folie
dagegen ist mit dem Grundkörper fest verbunden.
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Der Nachteil dieser Anordnung besteht jedoch darin, daß das Spannsystem
sehr aufwendig ist und auf Grund der komplizierten Gestaltung störungsanfällig ist.
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Des weiteren sind auf Grund der umfangreichen baulichen Maßnahmen
die Herstellungskosten einer solchen Präzisionsmeßlatte nicht unerheblich.
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Des weiteren ist eine Präzisionsmeßlatte ähnlicher Bauweise bekannt,
die den oben erläuterten Nachteil der komplizierten Gestaltung des Spannsystems
folgendermaßen vermeidet.
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Die die Teilung tragende Folie wird in ihrer ganzen Länge in dem
Grundkörper in einer T-förmigen Nut gehalten, wodurch die Folie den jeweiligen Verformungszustand
des Grundkörpers zwangläufig annehmen muß.
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Ein Ende der Folie ist mit dem Grundkörper fest verbunden, das gegenüberliegende
Ende ist jedoch lose, so daß innerhalb gewisser Grenzen eine gegenseitige Längsverschieblichkeit
vom Grundkörper und Folie gewährleistet ist.
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Der Nachteil besteht jedoch darin, daß die Führung (T-Nut) der Folie
sehr exakt gefertigt sein muß,
d. h. die Folie muß, um Meßfehler
auszuschalten, in der Führung spielfrei gleitend eingepaßt sein.
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Da die Meßlatte für Nivellierzwecke verwendet wird und eine Länge
von etwa 1,5 bis 2 m aufweist, ist die Herstellung einer solchen exakten Führung
äußerst schwierig und mit hohem Kostenaufwand verbunden.
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Die Erfindung will diesen Nachteilen begegnen und einen Teilungsträger
schaffen, dessen Teilungsfiäche auch bei ungünstigen äußeren Einwirkungen ihre Länge
exakt beibehält, der aber trotzdem in denkbar einfachster Weise herstellbar ist.
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Die Erfindung bedient sich dabei eines in der Technik bekannten Anordnungsprinzipes.
Beim Aufbringen von Folien oder Belägen, z. B. Linoleumschichten auf Holzfußböden
bzw. Zementestrich, bedient man sich einer elastischen Zwischenlage aus Filzpappe
oder Asphaltestrich, welche die Linoleumbahn mit der Unterlage flächenhaft festhaftend
verbindet und trotzdem beim Auftreten von Schwindungserscheinungen ein Werfen des
Linoleums verhindert.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß die Verbindung der
Folie mit dem Grundkörper in an sich bekannter Weise über die gesamte Erstreckung
der Folie eine flächenhafte Hafthalterung an dem Grundkörper mit solcher Bemessung
bewirkt, daß die gegenseitige Längsverschieblichkeit im Falle auftretender Formänderungen
eines der beiden miteinander zu verbindenden Teile gewährleistet ist.
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Die Erfindung will, wie an sich bekannt, geringe Durchbiegungen des
Teilungsträgers zulassen. darüber hinaus sollen aber tatsächlich eingetretene kleine
Durchbiegungen ohne Einfluß auf die Länge der Teilungsfläche bleiben.
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In dieser Hinsicht ähnelt die Erfindung in ihrer Zielsetzung den
bekannten Maßstäben mit H- oder X-Profil. Sie hat diesen gegenüber jedoch den großen
Vorteil, das gesteckte Ziel mit viel größerer Sicherheit und vor allem mit weitaus
geringerem Aufwand zu erreichen. Das schließt selbstverständlich nicht aus, daß
gemäß der Erfindung ein Grundkörper mit H- oder X-Profil Verwendung finden kann,
auf dessen neutrale Schicht die Folie über die gesamte Erstreckung flächenhaft haftend
unter möglicher gegenseitiger Längsverschiebbarkeit aufgebracht ist. In diesem Fall
besteht dann eben doppelte Sicherheit gegenüber Fehlern aus Verbiegungen, bzw. das
Grundkörperprofil braucht dann nicht mit übertriebener Genauigkeit gefertigt werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann zur Verbindung von Folie
und Grundkörper eine Zwischenschicht aus hochelastischem Material dienen.
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Dabei ergibt sich besonders dann ein einfacher Aufbau, wobei außerdem
die beabsichtigte Längenkonstanz gut realisiert ist, wenn die elastische Zwischenschicht
über einen größeren Flächenbereich sowohl am Grundkörper als auch an der Folie fest
haftet.
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Es kann aber auch vorteilhaft sein, die Folie mit in Abständen auf
dem Grundkörper angeordneten schwellenförmigen Erhöhungen aus hochelastischem Material
zu verbinden.
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Um den Teilungsträger auch für Durchlichtablesung verwenden zu können,
kann die aus durchsichtigem Material bestehende Folie teilweise freiliegen.
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Eine besonders stabile Ausführung dieser Art kann darin bestehen,
daß der Grundkörper eine Aussparung aufweist, beiderseits deren die Folie mit ihm
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bunden ist. Weitere Merkmale der Erfindung sind durch die Patentansprüche gekennzeichnet,
die dadurch erzielten Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in
Verbindung mit den Zeichnungen, in denen verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt sind. Es stellen dar Fig. 1 und 2 einen gemäß der Erfindung aufgebauten
Maßstab in rein schematischer und nicht maßstabgerechter Darstellung, in F i g.
1 unbeeinflußt von äußeren Kräften, in Fig. 2 unter dem Einfluß einer verbiegenden
Kraft, wobei die Verbiegung zwecks besserer Sichtbarkeit übertrieben gezeichnet
ist, F i g. 3 eine perspektivische, jedoch nicht maßstabgerechte Darstellung eines
Maßstababschnittes einer ersten Ausführungsform, F i g. 4 und 5 den Maßstab der
F i g. 3, übertrieben durchgebogen, in entgegengesetzten Richtungen, Fig. 6 bis
10 weitere mögliche Ausführungsformen der Erfindung.
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An Hand der F i g. 1 und 2 soll kurz das Prinzip der Erfindung erläutert
werden. Mit 1 ist dabei der Grundkörper hoher Biegefestigkeit, mit 2 die dünne Folie
bezeichnet, welche auf ihrer Oberseite die Teilung trägt. Grundkörper 1 und Folie
2 sollen unter möglicher gegenseitiger Längsverschiebbarkeit verbunden sein.
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In F i g. 1, wo keine äußeren Kräfte auf den Maßstab einwirken, haben
Grundkörper 1 und Folie 2 über den ganzen Querschnitt des gesamten Maßstabes die
gleiche Länge 1. In Fig.2, wo verbiegende Kräfte auf den Maßstab einwirken, behält
der Grundkörper 1 nur längs einer gekrümmten Schicht 3, welche allgemein als »neutrale
Schicht« bezeichnet wird, seine Länge I exakt bei. Alle übrigen Schichten des Querschnittes
verändern ihre Länge, folglich auch die Oberfläche des Grundkörpers 1, mit der die
Folie 2 verbunden ist.
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Dadurch aber, daß diese Verbindung gegenseitige Längsverschiebungen
in gewissen Grenzen zuläßt, kann die Folie 2 selbst ihre Länge 1 exakt beibehalten.
Scheinbare Längenänderungen, welche sich bei der Ablesung dadurch ergeben könnten,
daß nicht die wirkliche Länge 1 im Bogen, sondern nur die Sehne s abgelesen wird,
sind klein. Sie treten daher nicht in Erscheinung, weil ja von vornherein nur minimale
Verbiegungen des ganzen Maßstabes eintreten werden.
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Der Hauptfehler bei der Verbiegung eines Maßstabes, der in der sonst
auftretenden tatsächlichen Längenänderung der Teilungsfläche besteht, ist infolgedessen
beseitigt. Der Fehler aber, der sich aus der Differenz zwischen Bogen und Sehne
ergibt, kann bei der erfindungsgemäßen Ausbildung des Maßstabes, wie erwähnt, im
allgemeinen vernachlässigt werden.
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Die mögliche gegenseitige Längsverschieblichkeit zwischen Folie und
Grundkörper tut der Genauigkeit von Messungen keinen Abbruch, da der Maßstab in
seiner Gebrauchslage, etwa an einer Werkzeugmaschine, unverändert festliegt bzw.
höchstens derart langsamen Biegungsänderungen unterworfen ist, daß seine Gestalt
mindestens über Wochen und Monate hinweg als konstant angesehen werden kann, so
daß während aufeinanderfolgender, eine Längenmessung oder sogar eine ganze Reihe
von Messungen darstellender Ablesungen keine Änderung des Biegezustandes erfolgt.
Eine Veranlassung zu Längsverschiebungen der Folie gegenüber dem Grundkörper während
dieser
Zeit ist also nicht gegeben, so daß der Nullpunkt praktisch feststeht und deshalb
die Meßgenauigkeit nicht im geringsten beeinträchtigt wird.
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Die gegenseitige Längsverschieblichkeit zwischen Grundkörper und
Folie wirkt sich also nur in den Augenblicken aus, in denen der Biegungszustand
des Maßstabes eine Veränderung erfährt. Durch die Erfindung wird also derjenige
Fehler beseitigt, der sich sonst ergibt weil der Maßstab in der Zeit, in der er
geteilt oder vermessen wird, unvermeidlicherweise einen anderen Verbiegungszustand
hat als in der Gebrauchslage, etwa an der Werkzeugmaschine.
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In den weiteren Figuren sind einige besondere vorteilhafte Verwirklichungsmöglichkeiten
des Erfindungsprinzips zur Darstellung gebracht.
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In Fig. 3 bis 5 bezeichnet 11 den Grundkörper hoher Biegefestigkeit
und 12 die dünne Folie, welche die eigentliche Teilung 14 trägt. Folie 12 und Grundkörper
11 sind mit Hilfe einer Zwischenschicht 15 aus hochelastischem Material, etwa Weichgummi,
verbunden. Die Verbindung ist sowohl an der Grenzfläche zwischen Grundkörper 11
und Zwischenschicht 15 als auch an der Grenzfläche zwischen Zwischenschicht 15 und
Folie 12 in beliebiger bekannter Weise, etwa durch Aufvulkanisieren oder Kleben,
festhaftend ausgeführt.
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Die Vorgänge bei Verbiegungen des ganzen Teilungsträgers sind in
Fig. 4 und 5 veranschaulicht.
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Die elastische Zwischenschicht 15 erlaubt in gewissen Grenzen eine
gegenseitige Längsverschieblichkeit von Grundkörperll und Folie 12, indem sie sich,
wie die Figuren zeigen, deformiert. Die Folie 12 behält ihre ursprüngliche Länge
bei, da nennenswerte Kräfte auf sie wegen der hohen Elastizität der Zwischenschichtl5
und der an sich nur geringen auftretenden Deformation der letzteren nicht ausgeübt
werden.
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Das in F i g. 6 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von
dem Ausführungsbeispiel der F i g. 3 bis 5 dadurch, daß Folie 22 und Grundkörper
21 nicht über die ganze Fläche, sondern nur an bestimmten Stellen miteinander verbunden
sind, und zwar durch schwellenförmige Erhöhungen 25 aus hochelastischem Material,
beispielsweise aus Weichgummi.
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Bei diesem Beispiel sind im Vergleich zum vorhergehenden bei gleichgebliebenem
Abstand zwischen Folie 22 und Grundkörper 21 die elastischen Kräfte bei einer bestimmten
Verbiegung kleiner, oder umgekehrt kann bei bestimmten maximal zulässigen elastischen
Kräften der Abstand zwischen Folie 22 und Grundkörper 21 kleiner gemacht werden.
Daraus folgt weiter, daß sich die Herstellung dieser Ausführungsform etwas vereinfacht,
da es zur Erzielung einer gut ebenen Oberfläche der Folie 22 genügt, den Grundkörper
21 gut eben zu machen und dann nur noch die Folie 22 auf sehr niedrigen Schwellen25
aufzubringen.
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Bei einer Ausbildung von Grundkörper 21 und die Folie 22 in Glas
kann diese Ausführung ferner für Durchlichtablesung Verwendung finden, wenn die
die Teilung 24 bildenden Striche solche Stellen vermeiden, welche sich genau über
den schwellenförmigen Erhöhungen25 befinden. Eine entsprechende Anordnung zeigt
ebenfalls die F i g. 6.
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Statt einer hochelastischen Zwischenschicht zwischen Folie und Grundkörper
kann auch eine zähflüssige Zwischenschicht, etwa aus Asphalt, dienen, auf der die
Folie einfach frei »schwimmt«. Wird der
Maßstab genau waagerecht befestigt, so ist
diese Ausführungsform sehr wohl brauchbar, vor allem hat sie den Vorteil, daß sich
die Grenzlinie zwischen Folie, Flüssigkeit und Luft allmählich ganz von selbst in
eine genau waagerechte Ebene einstellt, so daß die sehr biegsame Folie von selbst
eben gelegt wird.
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F i g. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Folie 32 direkt
auf dem Grundkörper 31 gleitbar gehalten ist. Die haltenden Kräfte sind bei diesem
Beispiel magnetischer Natur. Zu diesem Zweck ist der Grundkörper 31 ein im Querschnitt
hufeisenförmiger Permanentmagnet, in dessen Spalt 35 demzufolge ein Magnetfeld herrscht.
Der Spalt 35 wird durch die aus magnetisierbarem Material bestehende oder mit magnetisierbarem
Material belegte Folie 32 überbrückt, die dadurch am Grundkörper 31 festgehalten
wird, jedoch so, daß eine gegenseitige Längsverschieblichkeit möglich ist.
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Die einem direkten Gleiten entgegenwirkende haftende Reibung, welche
bei diesem Beispiel bei ganz kleinen Verbiegungen des Maßstabes ein gegenseitiges
Verschieben von Folie und Grundkörper an sich verhindern könnte, stört dann nicht,
wenn nach Festlegung des Maßstabes in seiner Gebrauchslage dafür gesorgt wird, daß
die Wirkung der haftenden Reibung kurzzeitig aufgehoben wird, was leicht z. B. durch
Abklopfen geschehen kann.
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Fig. 8 zeigt den Querschnitt eines weiteren Ausführungsbeispieles,
bei dem ebenfalls die Folie 42 auf dem Grundkörper 41 direkt gleitbar gehalten ist.
Die haltenden Kräfte sind hier die Oberflächenspannungen einer Flüssigkeit 45, von
welcher nur vorauszusetzen ist, daß sie über längere Zeit erhaltenbleibt und ihre
Wirkung nicht verliert, d. h. also, daß sie einen niederen Dampfdruck besitzt und
an der Luft beständig ist. Die Folie 42 liegt dabei auf schmalen Abstandsstegen
46 auf, die vom Grundkörper 41 wegragen.
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Die an der Grenzlinie zwischen Folie 42, Flüssigkeit 45 und der Luft
angreifenden Oberflächenspannungszugkräfte ziehen die Folie 42 in Richtung auf den
Grundkörper 41 bzw. dessen Stege 46. Die durch den Andruck entstehenden Reibungskräfte
halten die Folie 42 in ihrer Lage, die Folie 42 wiederum hält die Flüssigkeit 45
im Zwischenraum zwischen Folie und Grundkörper fest. Auf diese Weise läßt sich der
Maßstab selbst dann einfach handhaben, z. B. auch wenden und kippen, wenn die Flüssigkeit
nicht zähflüssig ist. Wie schon an Hand des vorhergehenden Ausführungsbeispiels
erläutert, kann jedoch die haftende Reibung zwecks erwünschter gegenseitiger Verschiebung
von Folie 42 und Grundkörper 41 kurz zeitig aufgehoben werden.
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Um die Handhabungsmöglichkeiten eines solchen Maßstabes weiter zu
vereinfachen und um außerdem Nullpunktswanderungen auf jeden Fall und auch für beliebig
lange Zeit auszuschließen, kann die Folie an einer Stelle unverrückbar mit dem Grundkörper
verbunden sein. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel zeigt die Fig. 9. Der Aufbau
ist ähnlich dem der Fig. 8; auf den Abstandsstegen 56 des Grundkörpers 51 wird die
Folie 52 durch die Oberflächenspannung der dazwischen befindlichen Flüssigkeit 55
gehalten. Durch zwei Schrauben 57 ist die Folie 52 aber an einer Stelle unverrückbar
mit dem Grundkörper 51 verbunden.
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Gemäß Fig. 10 ist der Grundkörper 61 mit einer Aussparung 68 versehen.
Diese wird überbrückt von
der aus durchsichtigem Material bestehenden
Folie 62, etwa aus Glas, und zwar derart, daß die eigentliche Teilzahlung 64 frei
liegt. Die Verbindung zwischen Folie 62 und Grundkörper 61 ist wie beim Beispiel
der F i g. 3 bis 5 durch eine Zwischenschicht 65 aus hochelastischem Material hergestellt,
welche sich aber nur längs der Ränder der Aussparung68 erstreckt. Die Aussparung
68 des Grundkörpers 61 erweitert sich nach unten, wie die schrägen Flächen 69 des
Querschnittes in F i g. 10 erkennen lassen. Infolgedessen eignet sich diese Ausführung
ganz besonders zur Durchlichtablesung, und zwar in der Weise. daß ein von unten
nach der Folie 62 zu konvergierendes Lichtbündel durch die in der Aussparung 68
freiliegende Teilung 64 geschickt wird.
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Es ist selbstverständlich möglich, auch andere Ausführungsformen,
bei denen eine elastische Zwischenschicht vorgesehen ist, zur Durchlichtablesung
zu verwenden. In diesem Falle wird lediglich eine durchscheinende elastische Zwischenschicht
zusammen mit einem durchsichtigen oder durchscheinenden Grundkörper und einer durchsichtigen
Folie gewählt, so daß man in der Lage ist, durch die durchscheinende elastische
Schicht hindurch ein Lichtbündel auf die Teilung zu richten.