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Die Erfindung betrifft eine Meßuhr, insbesondere
eine Meßuhr,
bei der die Anzahl der Bauteile und die Herstellungskosten verringert
werden sollen.
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Eine herkömmliche Meßuhr hat ein Gehäuse, das
aufweist: einen zylindrischen Gehäusekörper, in dem ein Meßbolzen
in axialer Richtung durch die äußere Umfangswand
des Gehäusekörpers hindurch
verschiebbar gelagert ist; ein vorderes Gehäuseteil, das auf der vorderen
Seite des Gehäusekörpers angeordnet
ist und eine digitale Anzeigevorrichtung zum Anzeigen eines Verschiebungsbetrags
des Meßbolzens
aufweist; und ein hinteres Gehäuseteil auf
der Rückseite
des Gehäusekörpers.
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Die drei Gehäuseteile werden zunächst einzeln
hergestellt. Beim Zusammenbauen werden das vordere Gehäuseteil
und das hintere Gehäuseteil
am Gehäusekörper zu
dem Gehäuse
zusammengebaut.
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Bei der herkömmlichen Herstellung wird das Gehäuse aus
drei Einzelteilen zusammengesetzt, dem Gehäusekörper, dem vorderen Gehäuseteil
und dem hinteren Gehäuseteil,
so daß es
eine große
Anzahl von Teilen aufweist und die Herstellung aufwendig ist. Ferner
müssen
wasser- und staubdichte Vorrichtungen zwischen dem Gehäusekörper und
dem vorderen Gehäuseteil
sowie zwischen dem Gehäusekörper und
dem hinteren Gehäuseteil
ausgebildet werden. Dieser aufwendige Aufbau ergibt mithin hohe
Herstellungskosten.
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Ein Beispiel einer bekannten Meßuhr weist einen
elektrostatischen kapazitiven Kodierer (Meßumformer) auf.
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Dabei sind eine erste Skala in einem
Gehäuse
zur Lagerung eines in axialer Richtung beweglichen Meßbolzens
als Sensor zum Messen eines Verschiebungsbetrags des Meßbolzens
und eine zweite Skala vor dem Meßbolzen gegenüber der
ersten Skala ausgebildet. Als Maß für den relativen Hub der beiden
Skalen wird die Änderung
einer elektrostatischen Kapazität
zwischen Elektroden gemessen, die in den beiden Skalen angeordnet
sind.
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Bei dem elektrostatischen kapazitiven
Kodierer ist ein gleichförmiger
Spalt zwischen der ersten und der zweiten Skala ausgebildet. Um
eine hohe Genauigkeit zu erzielen und mit geringer Betriebsleistung
für das
Ein- und Ausgeben
von Signalen auszukommen, wird jedoch ein schmaler Spalt angestrebt.
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Bei herkömmlichen Verfahren zur Einstellung
des Spalts sind eine hohe Genauigkeit und ein hoher Aufwand bei
Bauteilen zur Halterung der beiden Skalen mit gleichförmigem Spalt
erforderlich, was die Herstellungskosten erhöht.
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Bei der bekannten Einrichtung zur
Einstellung eines gleichförmigen
Spalts zwischen den beiden Skalen ist eine Vielzahl von Vorsprüngen, die
jeweils eine der Spaltbreite entsprechende Höhe haben, auf der einen der
sich gegenüber
liegenden Oberflächen
der Skalen ausgebildet. Die keine Vorsprünge aufweisende Skala wird
durch ein Blattfederteil einer frei tragenden Stützeinrichtung in Richtung auf
die die Vorsprünge
aufweisende Skala belastet. Die auf der Skala ausgebildeten Vorsprünge werden
an der anderen Skala angelegt, um den gleichförmigen Spalt zwischen den beiden
Skalen zu bilden.
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Bei diesem Herstellungsverfahren
sind Mittel zum Belasten der einen Skala in Richtung auf die andere
Skala als das Blattfederteil der frei tragenden Stützeinrichtung
ausgebildet, so daß die
Skala in schräger
Lage in Richtung auf die andere Skala belastet wird. Dies führt bei
jedem Vorsprung zu einem anderen Berührungsdruck an der anderen
Skala. Wenn die Skalen daher relativ zu einander bewegt werden,
kann sich der Spalt zwischen den Skalen leicht ändern und das Ausmaß der Abnutzung
bei den Vorsprüngen
unterschiedlich sein, mit der Folge, daß der Spalt zwischen den Skalen
nicht über
längere
Zeit gleichmäßig breit
gehalten werden kann.
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Die
US 4 114 280 A offenbart eine Meßuhr mit
einem Meßbolzen
und einem Gehäuse,
das einen zylindrischen Gehäusekörper aufweist,
wobei der Meßbolzen
durch die äußere Umfangswand
des Gehäusekörpers hindurchgeführt und
so gelagert ist, daß er
in der Axialrichtung bewegbar ist, ein vorderes Gehäuseteil
auf der Vorderseite des Gehäusekörpers vorgesehen
ist und einen digitalen Indikator zum Anzeigen einer Verschiebung
des Meßbolzens
aufweist und ein hinterer Gehäuseteil
auf der Rückseite des
Gehäusekörpers vorgesehen
ist, wobei die Verschiebung des Meßbolzens auf dem digitalen
Indikator in direkt lesbaren Zahlen angezeigt wird.
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Die
US 3 370 478 A offenbart eine Meßuhr mit
einem Meßbolzen,
an dem sich ein Hebelarm radial nach außen erstreckt. Ein an diesem
Arm befestigtes Kugelende ist in einem Kanal angeordnet, der an
der Innenseite einer Führungsplatte
ausgebildet ist, die an einem Lagerblock in einem Gehäuse
12 schwenkbar
ist.
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Die
US 5 172 485 A offenbart eine kapazitive Linearverschiebungs-Meßvorrichtung
mit in einer ersten und einer zweiten Skala angeordneten Elektroden.
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Die Erfindung besteht in einer Meßuhr mit
einem Meßbolzen
und einem Gehäuse,
das einen zylindrischen Gehäusekörper aufweist,
wobei der Meßbolzen
durch die äußere Umfangswand
des Gehäusekörpers hindurchgeführt und
so gelagert ist, daß er in
der Axialrichtung bewegbar ist, ein vorderes Gehäuseteil auf der Vorderseite
des Gehäusekörpers vorgesehen
ist und einen digitalen Indikator zum Anzeigen einer Verschiebung
des Meßbolzens
aufweist und ein hinteres Gehäuseteil
auf der Rückseite
des Gehäusekörpers vorgesehen
ist, wobei die Verschiebung des Meßbolzens auf dem digitalen
Indikator in direkt lesbaren Zahlen angezeigt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß der
Gehäusekörper und
das vordere Gehäuseteil
gemeinsam unter Verwendung von Kunststoffen geformt sind und daß das hintere
Gehäuseteil
eine Verstärkungsplatte,
die die Rückseite des
Gehäusekörpers überspannt,
und einen hinteren Deckel aufweist, der die Rückseite des Gehäusekörpers über der
Verstärkungsplatte
abdeckt, und daß die
Verstärkungsplatte
ein Führungsteil
aufweist, das die Bewegung einer Schraube, die auf den Meßbolzen
geschraubt ist, in der Axialrichtung führt, so daß die Drehung des Meßbolzens
begrenzt ist.
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Die erfindungsgemäße Meßuhr hat einen einfachen Aufbau,
eine geringe Anzahl von Bauteilen und geringere Herstellungskosten,
um die herkömmlichen
Nachteile zu vermeiden.
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Ferner wird bei der erfindungsgemäßen Meßuhr ein
Spalt zwischen den Skalen über
lange Zeit gleichförmig
weit gehalten.
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Vorzugsweise ist dafür gesorgt,
daß die
Verstärkungsplatte
ein Federangriffsteil, das an einer den Meßbolzen in einer der Axialrichtungen
belastenden Feder angreift, und einen Freigabearm aufweist, der
durch eine Betätigung
von außerhalb
des Gehäusekörpers gedreht
wird und die Verschiebung des Meßbolzens in der anderen der
Axialrichtungen gegen die Kraft der Feder bewirkt.
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Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Meßuhr werden
der Gehäusekörper und
das vordere Gehäuseteil
unter Verwendung von Kunststoffen gemeinsam ausgebildet, so daß die Anzahl
der Bauteile geringer und die Anzahl der Zusammenbauschritte kleiner
als bei einem Aufbau ist, bei dem der Gehäusekörper, das vordere Gehäuseteil
und das hintere Gehäuseteil
einzeln hergestellt werden. Wasserdichte und staubdichte Einrichtungen
brauchen nicht zwischen dem Gehäusekörper und
dem vorderen Gehäuseteil
ausgebildet zu werden, so daß der
Aufbau des Gehäuses
einfacher ist. Entsprechend geringer sind die Herstellungskosten.
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Wenn der Gehäusekörper und das vordere Gehäuseteil
gemeinsam aus thermoplastischem Kunststoff hergestellt werden, ist
der hintere Teil des Gehäusekörpers, auf
dem das vordere Gehäuseteil nicht
ausgebildet ist, offen. Wenn die Verstärkungsplatte die Rückseite
des Gehäuses,
die nicht mit dem vorderen Gehäuseteil
versehen ist, überspannt
und der hintere Deckel die Rückseite
des Gehäusekörpers über der
Verstärkungsplatte
abdeckt, wird der kreisförmige
Rand der offenen Rückseite
verstärkt, so
daß der
geradlinige Betrieb des Meßbolzens
sichergestellt wird.
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Vorzugsweise ist die Verstärkungsplatte und/oder
der hintere Deckel aus Metall hergestellt.
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Bei diesem Aufbau wird die Festigkeit
des kreisförmigen
Randes der offenen Rückseite
des Gehäusekörpers weiter
erhöht,
so daß das
geradlinige Betriebsverhalten des Meßbolzens mit höherer Genauigkeit
eingehalten werden kann.
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Ferner ist bei dem erfindungsgemäßen Aufbau
das Führungsteil
in der Verstärkungsplatte
ausgebildet, um die Drehung des Meßbolzens zu steuern und die
Bewegung des Meßbolzens
in nur eine Axialrichtung zu führen,
so daß zusätzliche
Mittel zur Steuerung der Drehung des Meßbolzens nicht im Gehäusekörper ausgebildet
zu werden brauchen, so daß die
Herstellung der Bauteile und der Zusammenbau vereinfacht werden.
Ferner sind das Federeingriffsteil, das in die Feder eingreift,
die den Meßbolzen
in der einen der beiden Axialrichtungen belastet, und der Freigabearm
sowie das Führungsteil
in der Verstärkungsplatte
ausgebildet, so daß das
Führungsteil,
das Federeingriffsteil und der Freigabearm gleichzeitig ausgebildet
werden, indem nur die Verstärkungsplatte
des Gehäusekörpers angebracht wird,
was den Zusammenbau vereinfacht.
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Vorzugsweise ist der Gehäusekörper, der
zusammen mit dem vorderen Gehäuseteil
unter Verwendung der thermoplastischen Kunststoffe ausgebildet werden
soll, so ausgebildet, daß er
ein Lagerteil, in dem das eine Ende des Meßbolzens gelagert wird, und
eine Buchse, die ein Lagerteil zur Lagerung des anderen Endes des
Meßbolzens
in dem Gehäusekörper aufweist,
aufnimmt.
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Bei diesem Aufbau werden bei der
Ausbildung des Gehäusekörpers das
Lagerteil, in dem das eine Ende des Meßbolzens gelagert wird, und
die Buchse, in der das Lager für
das andere Ende des Meßbolzens
ausgebildet ist, in dem Gehäusekörper eingebettet,
so daß der
Einbau des Lagerteils und der Buchse im Gehäusekörper einfach ist.
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Vorzugsweise enthält die Meßuhr ferner einen Kodierer,
der eine erste Skala in dem Gehäuse und
eine zweite Skala in dem Gehäuse
auf der der ersten Skala abgekehrten Seite eines Spalts zwischen
den Skalen aufweist und einen relativen Hub der beiden Skalen anhand
der Änderung
einer elektrostatischen Kapazität
zwischen Elektroden mißt, die
in den beiden Skalen angeordnet sind, ein Parallelbelastungsmittel
zum Belasten der zweiten Skala in Richtung auf die erste Skala zur
Einhaltung einer weitgehend parallelen Lage der beiden Skalen zueinander;
und ein Spaltbildungsmittel auf irgendeiner der sich gegenüberliegenden
Oberflächen
der beiden Skalen zur Einhaltung eines gleichförmigen Spalts zwischen den
beiden Skalen zur Anlage an der anderen gegenüberliegenden Oberfläche der ersten
Skala oder der zweiten Skala.
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Bei diesem Aufbau ergeben sich zusätzlich zu
den erwähnten
Vorteilen, wie der Verringerung der Bauteile und Herstellungskosten,
die nachstehend geschilderten Vorteile.
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Die zweite Skala wird in Richtung
auf die erste Skala parallel belastet und durch das Spaltbildungsmittel
an der ersten Skala angelegt, so daß der Berührungsdruck zwischen der ersten
Skala und der zweiten Skala über
die gesamten Oberflächen
der Skalen gleichmäßig gehal ten
werden kann. Der Spalt zwischen den Skalen wird daher durch den
relativen Hub der beiden Skalen selten geändert, darüber hinaus tritt keine ungleichmäßige Abnutzung
auf, so daß das
Ausmaß der
Abnutzung insgesamt verringert wird und der Spalt zwischen den Skalen über lange Zeit
gleichmäßig bleibt.
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Bei diesem Aufbau ist es ratsam,
daß das Parallelandruckmittel
ein erstes Blattfederteil, das ein Endteil einer Skalenplatte, die
die zweite Skala aufweist, in Richtung auf die erste Skala belastet,
und ein zweites Blattfederteil aufweist, das das andere Endteil
der Skalenplatte in Richtung auf die erste Skala belastet.
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Bei diesem Aufbau kann die Skalenplatte aufgrund
der beiden Blattfederteile, die jedes Endteil der Skalenplatte belasten,
parallel in Richtung auf die erste Skala belastet werden.
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Vorzugsweise ist dafür gesorgt,
daß das
Parallelandruckmittel aufweist: ein Paar erste Blattfederteile,
die parallel zueinander und in Axialrichtung des Meßbolzens
angeordnet und an ihren Enden durch den Meßbolzen abgestützt sind,
ein Verbindungsplattenteil, das ein Verbindungsglied zwischen den
anderen Enden der beiden ersten Blattfederteile bildet und das eine
Endteil der Skalenplatte abstützt, die
die zweite Skala aufweist, und ein zweites Blattfederteil, das sich
von dem Verbindungsplattenteil zum anderen Endteil der Skalenplatte
erstreckt, um sich am anderen Endteil der Skalenplatte an deren äußerstem
Ende anzulegen, und die das andere Ende der Skalenplatte in Richtung
auf die erste Skala belastet, wobei das erste und das zweite Blattfederteil
und das Verbindungsplattenteil aus einem Stück einer gebogenen Blattfeder
geformt sind.
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Bei diesem Aufbau sind das erste
und das zweite Blattfederteil und das Verbindungsplattenteil durch
Biegen eines Stücks
einer Blattfeder ausgebildet, so daß sich eine kleinere Anzahl
von Bauteilen und Zusammenbauschritte ergibt. Das Endteil der Skalenplatte
wird durch die anderen Enden eines Paares erster Blattfederteile
in Richtung auf die erste Skala belastet, und das andere Endteil
der Skalenplatte wird durch die Extremität des zweiten Blattfederteils
in Richtung auf die erste Skala belastet. Daher kann die Skalenplatte
(d. h. die zweite Skala) in Richtung auf die erste Platte belastet
werden, während
die erste Skala parallel gehalten wird.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn das
Spaltbildungsmittel eine dünne
Folie ist, die eine gleichmäßige Dicke
aufweist und eine elektrische Isolation bildet und an irgendeiner
der sich gegenüber
liegenden Oberflächen
der ersten Skala und der zweiten Skala ausgebildet oder ein Band
ist, das eine gleichmäßige Dicke
hat und elektrisch isolierend ist und an irgendeiner der sich gegenüberliegenden
Oberflächen der
ersten Skala und der zweiten Skala angeklebt ist.
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Bei diesem Aufbau ist die erste Skala
oder die zweite Skala über
die gesamte Oberfläche
der dünnen
Folie oder des Bandes mit der anderen Skala verbunden, so daß die Verformung
und Abnutzung der dünnen
Folie oder des Bandes nur gering sind und die Genauigkeit über lange
Zeit erhalten bleibt. Insbesondere kann das Band auf einfache Weise
nur durch Anbringung ausgebildet werden.
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In den beiliegenden Zeichnungen stellen
dar:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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2 eine
Rückansicht
des Ausführungsbeispiels
bei von der Rückseite
entferntem Deckel,
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3 den
Querschnitt F3-F3 der 2,
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4 eine
perspektivische Explosionsansicht von 2 und 3,
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5 eine
Schaltbild eines kapazitiven Kodierers (Umformers) in dem Ausführungsbeispiel,
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6 eine
perspektivische Explosionsansicht eines Parallelbelastungsmittels
in dem Ausführungsbeispiel,
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7 eine
Schnittansicht der Zustände
einer ersten Skala und einer zweiten Skala unter Einwirkung des
Parallelbelastungsmittels des Ausführungsbeispiels und
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8 eine
perspektivische Ansicht einer Verstärkungsplatte des Ausführungsbeispiels.
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Nachstehend wird das bevorzugte Ausführungsbeispiel
der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine perspektivische
Ansicht des bevorzugten Ausführungsbeispiels einer
Meßuhr. 2 ist eine Rückansicht
der Meßuhr bei
von der Rückseite
entferntem Deckel. 3 stellt die
Schnittansicht F3-F3 der 2 dar,
und 4 ist eine perspektivische
Ex plosionsansicht der 2 und 3 (der Meßuhr, wenn
der hintere Deckel entfernt ist).
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Nach den Zeichnungen hat das Ausführungsbeispiel
der Meßuhr
einen Meßbolzen 1 und
ein kurzes zylindrisches Gehäuse 10.
Das Gehäuse 10 besteht
aus einem zylindrischen Gehäusekörper 11, in
dem der Meßbolzen 1 in
Axialrichtung durch die äußere Umfangswand
des Gehäusekörpers hindurch verschiebbar
gelagert ist; einem vorderen Gehäuseteil 21,
das auf der Vorderseite des Gehäusekörpers 11 angeordnet
ist; und einem hinteren Gehäuseteil 31,
das an der Rückseite
des Gehäusekörpers 11 angeordnet
ist.
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Der Gehäusekörper 11 und das vordere
Gehäuseteil 21 sind
aus thermoplastischen Kunststoffen hergestellt, insbesondere gemeinsam
im Spritzgußverfahren
aus technischen thermoplastischen Kunststoffen. Das hintere Gehäuseteil 31 besteht
aus einer aus Metall hergestellten Verstärkungsplatte 51, die
die Rückseite
des Gehäusekörpers 11 überspannt,
und einem aus thermoplastischem Kunststoff (genauer gesagt, aus
technischem Kunststoff) hergestellten hinteren Deckel 32,
der die Rückseite
des Gehäusekörpers 11 über der
Verstärkungsplatte 51 abdeckt.
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Der Meßbolzen 1 hat an seinem
einen (oberen) Ende einen Anschlag 2 und an seinem anderen Ende
einen Meßpunkt 3 zum
Abtasten des Meßobjekts.
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Im Gehäusekörper 11 sind ein Lagerteil 12, in
dem das eine Ende (das obere Endteil) des Meßbolzens 1 auf seiner
Umfangswand gelagert ist, und eine Buchse 14 mit eingebautem
Lagerteil 13, in dem das andere Ende (das untere Endteil)
des Meßbolzens 1 gelagert
ist, gemein sam während
des Spritzgießens
aus dem technischen Kunststoff eingebettet. Eine das Ende des Meßbolzens 1 abdeckende
Haube 15 sitzt auf dem Lagerteil 12. An der Innenseite der
Umfangswand des Gehäusekörpers 11 sind mehrere
Gewindehülsen 17,
zur Befestigung der Verstärkungsplatte 51 mittels
Schrauben 16, angeformt.
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In einem mittleren Bereich der Vorderseite des
vorderen Gehäuseteils 21 ist
ein digitaler Indikator 22 vorgesehen, der eine Verschiebung
des Meßbolzens 1 anzeigt. Über dem
digitalen Indikator 22 ist ein Batteriegehäuse 23 ausgebildet.
Unter dem digitalen Indikator 22 sind ein Null-Rückstellschalter 24 und
ein Betriebs-Ein-Aus-Schalter 25 vorgesehen. An
der Innenseite des vorderen Gehäuseteils 21 ist eine
mit elektrischen Bauteilen versehene Platte 27 über eine
Gummilage 26 mittels Schrauben 28 befestigt. Auf
der mit elektrischen Bauteilen versehenen Platte 27 sind
eine erste Skala S1 in Bewegungsrichtung des Meßbolzens 1 und ein
elektrostatischer kapazitiver Kodierer 29 zur Anzeige des
Verschiebungsbetrags des Meßbolzens 1 auf
dem digitalen Indikator 22 in direkt lesbaren Zahlen anhand
einer Änderung
der Kapazität
zwischen Elektroden, die auf der ersten Skala S1 und einer an dem
Meßbolzen 1 angebrachten
zweiten Skala S2 angeordnet sind, ausgebildet.
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Ein möglicher Aufbau des elektrostatischen kapazitiven
Kodierers 29 wird nachstehend anhand der 5 beschrieben. Auf der ersten Skala S1
sind mehrere erste Sendeelektroden 101 in Bewegungsrichtung
des Meßbolzens
in festen Abständen
geradlinig ausgerichtet und eine erste Empfangselektrode 104 in
der Ausrichtungsrichtung der ersten Sendeelektrode 101 ausgebildet.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist eine Elektrodeneinheit der Sendeelektrode 101 aus acht
Elektroden gebildet. Eine Pulsmodulationsschaltung 106 erzeugt
aus einem Taktpuls eines Oszillators 105 eine Sinusschwingung,
die acht um 45° phasenverschobene
Phasen aufweist. Die erzeugte Sinusschwingung wird der ersten Sendelektrode 101 zugeführt. Mit
anderen Worten, die Teilung einer Einheit aus der ersten Sendeelektrode 101 ergibt
eine der Teilung entsprechende Wellenlänge Wt1.
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Auf der zweiten Skala S2 ist eine
zweite Empfangselektrode 102, die vier Sendeelektroden 101 der
ersten Skala S1 zugekehrt und mit die diesen kapazitiv gekoppelt
ist, mit einer Teilung Pr2, die gleich der Sendewellenlänge Wt1
ist, geradlinig ausgerichtet. Ferner ist eine zweite Sendeelektrode 103 auf
der Skala S2 elektrisch mit der zweiten Empfangselektrode 102 verbunden
und kapazitiv mit der ersten Empfangselektrode 104 auf
der ersten Skala S1 gekoppelt. Die erste Empfangselektrode 104 auf
der ersten Skala S1 ist mit einer Meßschaltung 107 verbunden.
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Wenn daher ein relativer Hub zwischen
der ersten Skala S1 und der zweiten Skala S2 ausgeführt wird,
wird die Phasenverschiebung eines Empfangssignals, die durch eine
kapazitive Verbindung zwischen der ersten Sendeelektrode 101 und
der zweiten Empfangselektrode 102 bei dem relativen Hub bewirkt
wird, gemessen, wodurch die relative Verschiebung der ersten Skala
S1 und der zweiten Skala S2 gemessen werden kann. In diesem Fall
ist die erste Sendeelektrode 101 in acht Elektroden aufgeteilt, die
eine Phasenverschiebung relativ zueinander von 45° haben, so
daß die
Lagemessung mit einer der Teilung Pr2 der zweiten, in acht Elektroden
aufgeteilte Elektrode 102 entsprechenden Genauigkeit bewirkt
wird.
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Die zweite Skala S2 ist an dem Meßbolzen 1 innerhalb
des Gehäuses 10 über ein
Parallelbelastungsmittel 41 angebracht. Nach 6 besteht das Parallelbelastungsmittel 41 aus
einer am Meßbolzen 1 mittels
einer Schraube 42 angeschraubten Halterung 43;
einer Parallelverschiebungsfeder 45, die aus einer Blattfeder
gebildet ist, die an Enden der Halterung 43 mittels Schrauben 45 befestigt
ist, und einer Skalenplatte 46, die in Richtung auf die
erste Skala S1 verschoben wird, um eine nahezu parallele Lage zur
ersten Skala S1 durch die Parallelverschiebungsfeder 45 einzuhalten,
und die die zweite Skala S2 auf ihrer der ersten Skala S1 gegenüberliegenden Vorderseite
aufweist.
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Die Halterung 43 hat ihrerseits
ein Federeingriffsteil 43A an ihrer einen Seite und ein
gebogenes Teil 43B an ihrem anderen Ende.
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Die Parallelverschiebungsfeder 45 besteht aus
einem Paar erster Blattfederteile 45A, die an ihren (in
der Zeichnung oberen) Enden mittels Schrauben 44 an der
Halterung 43 befestigt sind, einem Verbindungsplattenteil 45B,
das eine Verbindung zwischen den anderen (in der Zeichnung unteren)
Enden der beiden Blattfederteile 45A bildet und ein (in der
Zeichnung unteres) Endteil der Skalenplatte 46 abstützt, die
die zweite Skala aufweist, und einem zweiten Blattfederteil 45C,
das von einem mittleren Bereich des Verbindungsplattenteils 45B (zwischen den
beiden ersten Blattfederteilen 45A schräg nach oben von den beiden
ersten Blattfederteilen 45A weg und zurück zu den beiden ersten Blattfederteilen 45A gebogen
ist, um an dem anderen (in der Zeichnung oberen) Endteil der Skalenplatte 46 angelegt
zu werden, und endet dann in einem wieder von der Skalenplatte 46 weggebogenen
Bogen. Wenn der Meßbolzen 1 noch
nicht eingesetzt worden ist, ist ein Zwischenraum zwischen dem zweiten
Blattfederteil 45C und der Halterung 43 kleiner
als der Durchmesser des Meßbolzens 1.
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Wie 7 zeigt,
wird daher der Meßbolzen 1 zwischen
dem zweiten Blattfederteil 45C und der Halterung 43.
eingeführt
und die Halterung 43 mittels der Schraube 42 am
Meßbolzen 1 angeschraubt.
Der Zwischenraum zwischen dem zweiten Blattfederteil 45C und
der Halterung 43 ist kleiner als der Durchmesser des Meßbolzens 1,
so daß die
Parallelverschiebungsfeder 45 durch das zweite Blattfederteil 45C in
Richtung auf die erste Skala S1 belastet wird. Dabei wird das (in
der Zeichnung untere) Endteil der Skalenplatte 46 durch
das andere (in der Zeichnung untere) Endteil in Richtung auf die
erste Skala S1 belastet. Und das andere Endteil der Skalenplatte 46 wird
durch das extreme Teil des zweiten Blattfederteils 45C in
Richtung auf die erste Skala 51 belastet, so daß die Skalenplatte 46 die
erste Skala S1 belastet und parallel hält. Mit anderen Worten, die
zweite Skala S2 wird gegen die erste Skala S1 gedrückt, während sie
die erste Skala S1 parallel hält.
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Dabei wird eine dünne, gleichmäßig dicke Folie 47 auf
der Oberfläche
der zweiten Skala S2 als Spaltbildungsmittel zur Ausbildung eines
gleichmäßigen Spalts
G zwischen den beiden Skalen S1 und S2 an die erste Skala S1 angelegt.
Die dünne
Folie 47 besteht aus einem Material mit hoher Abriebfestigkeit,
Gleitfähigkeit
und elektrischer Isolierfähigkeit, zum
Beispiel ein Polyesterband (Handelsname: Polyester-Tape Nr. 3965,
hergestellt von der Sumitomo 3M TO.LTD.), und ist an der Oberfläche der
zweiten Skala S2 angeklebt. Dadurch wird der Spalt G zwischen den
beiden Skalen S1 und S2 auf eine gleichmäßige Weite (Dicke der dünnen Folie 47)
eingestellt.
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Wie 8 zeigt,
sind auf beiden Seiten der Verstärkungsplatte 51 Ausnehmungen 52 zum
Hindurchschrauben der Schrauben 16 ausgebildet. In der
Verstärkungsplatte 51 ist
ferner ein Führungsloch 53 als
Führungsteil
zur Begrenzung der Drehung des Meßbolzens 1 und zur
beweglichen Führung
des Meßbolzens 1 allein
in Axialrichtung ausgebildet. Sodann sind ein Federangriffsteil 55 zum
Angreifen an einer Feder 54, die den Meßbolzen 1 in eine
der Axialrichtungen (in 2 nach
unten) belastet, ein Freigabearm 56 und ein Plattenerdungsanschluß 57 vorgesehen.
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Das Führungsloch 53 ist
ein sich in Bewegungsrichtung des Meßbolzens 1 erstreckendes
ovales Langloch, in dem der Kopf 42A der Schraube 42 verschiebbar
gefangen ist. Der Freigabearm 56 ist mittels eines Stifts 56A an
der Verstärkungsplatte 51 drehbar
gelagert. An einem der freien Enden des Freigabearms 56 ist
ein Anlageteil 56B zur Anlage an einem (nicht dargestellten)
Freigabezapfen ausgebildet, der von außerhalb des Gehäuses 10 eingeführt wird,
um den Freigabearm 56 um den Zapfen 56A zu drehen.
An dem anderen freien Ende des Freigabearms 56 ist ein
Eingriffteil 56C ausgebildet, das mit dem gebogenen Teil 43B in
Eingriff kommt, wenn sich der Freigabearm 56 dreht, um
die Halterung 43 sowie den Meßbolzen 1 gegen die
Kraft der Feder 54 nach oben (in 2 gesehen) zu bewegen. Der Plattenerdungsanschluß 57 besteht
aus elektrisch leitendem Material und kontaktiert die Platte 27 mit
den elektrischen Bauteilen an ihrem äußersten Ende.
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Bei dem vorstehend beschriebenen
Aufbau erfolgt das Zusammenbauen in folgenden Schritten. Wie 4 zeigt, wird das Parallelbelastungsmittel 41,
nachdem die Plat to 27 mit den elektrischen Bauteilen im
Gehäusekörper 11 und
dem vorderen Gehäuseteil 21,
die zuvor mit dem digitalen Indikator 22 versehen wurden,
eingesetzt und mittels der Schraube 28 am vorderen Gehäuseteil 21 angeschraubt wurde,
auf der Platte 27 mit den elektrischen Bauteilen angeordnet.
Dabei wird die Parallel-Verschiebungsfeder 45 des
Parallelbelastungsmittels 41 nicht verformt, so daß das Parallelbelastungsmittel 41 in horizontaler
Lage, nicht schräg
zur Platte 27 mit den elektrischen Bauteilen angeordnet
ist. In dieser Lage – nachdem
der Meßbolzen 1 durch
das Lagerteil 12 hindurch zwischen dem zweiten Blattfederteil 45C und
der Halterung 43 des Parallelbelastungsmittels 41 eingeführt wurde – wird die
Halterung 43 mittels der Schraube 42 am Meßbolzen 1 angeschraubt.
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Der Abstand zwischen dem zweiten
Blattfederteil 45C und der Halterung ist kleiner als der Durchmesser
des Meßbolzens 1 ausgebildet,
so daß die
Parallelverschiebungsfeder 45 durch das zweite Blattfederteil 45C in
Richtung auf die erste Skala S1 belastet (gedrückt) wird. Daraufhin wird das
Endteil des Skalenplatte 46 durch das Endteil (das untere Endteil
in 7) der ersten Blattfeder 45A in
Richtung auf die erste Skala S1 und das andere (in 7 obere) Endteil der Skalenplatte 46 durch
das äußerste Ende
des zweiten Blattfederteils 45C ebenfalls in Richtung auf
die erste Skala S1 belastet, so daß die Skalenplatte 46 an
die erste Skala S1 unter Parallelhaltung der ersten Skala S1 gedrückt wird.
In diesem Zustand wird die dünne
Folie 47 auf der Oberfläche der
zweiten Skala S2 ausgebildet, so daß sichergestellt ist, daß der Spalt
G zwischen der ersten Skala S1 und der zweiten Skala S2 eine gleichförmige Weite
(entsprechend der Dicke der dünnen
Folie 47) aufweist.
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Als nächstes wird die Verstärkungsplatte 51 über den
Gehäusekörper 11 gelegt
und mittels der Schrauben 16 an den Gewindehülsen 17 angeschraubt.
Daraufhin wird das freie Ende des Plattenerdungsanschlusses 57 mit
der die elektrischen Bauteile aufweisenden Platte 27 kontaktiert
und der Kopf 42A der Schraube 42 mit dem Führungsloch 53 in
Eingriff gebracht. Der Meßbolzen 1 kann
sich daher nur in Axialrichtung verschieben, ohne sich zu drehen,
so daß die
erste Skala S1 und die zweite Skala S2 in einander zugekehrter Lage
einen relativen Hub ausführen.
Schließlich
wird die Rückseite des
Gehäusekörpers 11 durch
den Deckel 32 abgedeckt.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel werden der Gehäusekörper 11 und
das vordere Gehäuseteil 21 gemeinsam
aus technischem thermoplastischem Kunststoff im Spritzgußverfahren
hergestellt, so daß die
Anzahl der Teile kleiner als die des Gehäuses 10 sein kann,
das aus Einzelteilen, wie dem Gehäusekörper 11, dem vorderen
Gehäuseteil 21 und
dem hinteren Gehäuseteil 31,
zusammengesetzt ist. Dementsprechend ist auch die Anzahl der Zusammenbauschritte
geringer, so daß auch
die Herstellungskosten geringer sind.
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Beim Spritzgießen des Gehäusekörpers 11 und des vorderen
Gehäuseteils 21 werden
gleichzeitig das Lagerteil 12, in dem das eine Ende des
Meßbolzens 1 gelagert
ist, und die Buchse 14, die das Lagerteil 13 aufweist,
in dem das andere Ende des Meßbolzens 1 gelagert
ist, eingebettet, so daß der Einbau
des Lagerteils 12 und der Buchse 14 im Gehäusekörper 11 einfacher
ist.
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Aufgrund der Verwendung von technischen, thermoplastischen
Kunststoffen haben der Gehäusekörper 11 und
das vordere Gehäuseteil 21 eine
höhere
Festigkeit, so daß sichergestellt
ist, daß der
Meßbolzen 1 seine
geradlinige Form und Bewegung beibehält. Da sich ferner die Verstärkungsplatte über die rückseitige Öffnung des
Gehäusekörpers 11 erstreckt und
der Deckel 32 an der Rückseite
angebracht wird, erhöht
sich die Festigkeit des gesamten Gehäuses 10. Ein weiterer
Vorteil besteht darin, daß die
Verstärkungsplatte 51 aus
Metall hergestellt ist, so daß die Festigkeit
der seitlichen Öffnung
des Gehäusekörpers 11 noch
weiter erhöht
wird, so daß die
geradlinige Form und Bewegung des Meßbolzens 1 mit hoher Genauigkeit
beibehalten wird.
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Da die Verstärkungsplatte 51 mit
dem Führungsloch 53,
das die Drehung des Meßbolzens 1 begrenzt
und den Meßbolzen 1 nur
in seiner Axialrichtung führt,
mit dem Federangriffsteil 55, das an der Feder 54 angreift,
die den Meßbolzen 1 nur
in einer der beiden Axialrichtungen belastet, mit dem Freigabearm 56 und
dem Plattenerdungsanschluß 57 versehen
ist, können
das Führungsloch 53,
der Federangriffsteil 55, der Freigabearm 56 und
der Plattenerdungsanschluß 57 auf
einfache Weise am Gehäusekörper 11 angebracht
werden, weil nur die Verstärkungsplatte 51 angebracht
zu werden braucht, so daß das
Zusammenbauen vereinfacht wird. Die erste Skala S1 ist an der mit
den elektrischen Bauteilen versehenen Platte 27 und die
zweite Skala S2 durch das Parallelbelastungsmittel 41 am
Meßbolzen 1 ausgebildet,
so daß die
zweite Skala S2 unter Parallelhaltung der ersten Skala S1 durch
das Parallelbelastungsmittel 41 in Richtung auf die erste
Skala S1 belastet beziehungsweise an diese gedrückt wird. Die zweite Skala
S2 stellt sich daher nicht schräg
zur ersten Skala S1, so daß der
gleichförmige
Spalt G zwischen den beiden Skalen S1 und S2 über eine lange Zeit beibehalten
wird.
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Das Parallelbelastungsmittel 41 ist
aus einem Stück
der gebogenen Blattfeder mit zwei Blattfederteilen 45A,
die am Ende des Meßbolzens 1 abgestützt sind,
dem Verbindungsplattenteil 45B, das die Verbindung zwischen
den anderen Enden der beiden Blattfederteile 45A bildet
und ein Endteil der Skalenplatte 46 abstützt, und
dem zweiten Blattfederteil 45C ausgebildet, das sich vom
Verbindungsplattenteil 45B zum anderen Endteil der Skalenplatte 46 erstreckt,
so daß es
sich am anderen Endteil der Skalenplatte 46 an dessen äußersten
Ende anlegt und das andere Endteil der Skalenplatte 46 an
die erste Skala S1 drückt.
Dies ergibt ebenfalls eine geringere Anzahl von Bauteilen und vereinfacht
das Zusammenbauen.
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Die dünne, gleichmäßig dicke
und elektrisch isolierende Folie 47 ist auf der Oberfläche der
zweiten Skala S2 ausgebildet. Dadurch wird die zweite Skala S2 über die
dünne Folie 47 an
die erste Skala S1 gedrückt,
wenn die zweite Skala S2 in Richtung auf die erste Skala S1 belastet
wird, so daß der
Spalt G zwischen der ersten Skala S1 und der zweiten Skala S2 eine
genau definierte, gleichmäßige Weite (entsprechend
der Dicke der dünnen
Folie 47) aufweist. Darüber
hinaus berührt
die erste Skala S1 die gesamte Oberfläche der dünnen Folie 47, so
daß die dünne Folie 47 sich
nur geringfügig
verformt und abnutzt und eine hohe Genauigkeit über lange Zeit sichergestellt
ist.
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Insbesondere da die dünne Folie 47 als
Polyester-Band mit hoher Abriebfestigkeit, Gleitfähigkeit und
elektrischer Isolationsfähigkeit
an der Oberfläche der
zweiten Skala S2 angeklebt ist, kann der Spalt G zwischen den beiden
Skalen S1 und S2 gleichmäßig ausgebildet
werden.
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Beim Zusammenbauen wird – nachdem
die Platte 27 mit den elektrischen Bauteilen im vorderen Gehäuseteil 21 und
im Gehäusekörper 11,
die einstöckig
ausgebildet sind, angeordnet und festgeschraubt worden ist – das Parallelbelastungsmittel 41 auf
der die elektrischen Bauteile aufweisenden Platte 27 angeordnet.
Danach wird der Meßbolzen 1,
durch das Lagerteil 12 hindurch, zwischen die Halterung 43 und
das zweite Blattfederteil 45C des Parallelbelastungsmittels 41 eingeführt und
an der Halterung 43 angeschraubt. Dann wird die Verstärkungsplatte 51 eingesetzt
und am hinteren kreisförmigen
Rand des Gehäusekörpers 11 angeschraubt,
und dann wird der hintere Deckel 32 angebracht. Kurz gesagt,
der Zusammenbau ist einfach, weil viele Teile vorher nur in der
richtigen Reihenfolge angeordnet zu werden brauchen.
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Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist
die Verstärkungsplatte 21 des
hinteren Gehäuseteils 31 zwar
aus Metall und der Deckel 32 aus Kunststoff (thermoplastischen
technischem Kunststoff) hergestellt, doch kann die Verstärkungsplatte 51 auch
aus Kunststoff (technischem Kunststoff) und der hintere Deckel 32 aus
Metall hergestellt sein.
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Das Parallelbelastungsmittel 41 ist
zwar durch Verbiegen eines Teils der Blattfeder ausgebildet, doch
kann es auch aus zwei Teilen der Blattfeder ausgebildet sein. Die
Erfindung ist nicht auf die Verwendung einer Blattfeder beschränkt, und
das Parallelbelastungsmittel 41 kann aus elastischen Teilen, zum
Beispiel aus mehreren Schraubenfedern und Gummi hergestellt sein.
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Das Spaltbildungsmittel ist bei diesem
Ausführungsbeispiel
zwar ein Band (die dünne
Folie 47), das an der Oberfläche der zweiten Skala S2 angeklebt
ist, doch kann es auch aus mehreren Vorsprüngen bestehen. Das Spaltbildungsmittel
ist nicht auf die Anbringung an der zweiten Skala S2 beschränkt, sondern
kann auch an der ersten Skala S1 angebracht sein.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Verschiebung
des Meßbolzens 1 zwar
mittels des kapazitiven Kodierers 29 gemessen, doch kann
auch eine andere Art von Kodierer, zum Beispiel ein optoelektrischer
Kodierer oder ein elektromagnetischer Kodierer, anstelle des kapazitiven
Kodierers 29 verwendet werden.
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Bei der erfindungsgemäßen Meßuhr sind
der Gehäusekörper und
das vordere Gehäuseteil
einstöckig
aus thermoplastischem Kunststoff hergestellt, so daß der Aufbau
einfach und die Anzahl der Bauteile sowie die Herstellungskosten
geringer als bei einem mehrteiligen Aufbau sind.
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Das Parallelbelastungsmittel belastet
die zweite Skala S2 in Richtung auf die erste Skala S1, während die
zweite Skala S2 die erste Skala S1 praktisch parallel hält, und
das Spaltbildungsmittel bildet einen Spalt zwischen den beiden Skalen
S1 und S2, indem es die eine der sich gegenüberliegenden Flächen der
ersten Skala S1 und der zweiten Skala S2 mit der gegenüberliegenden
Fläche
der ersten Skala S1 oder der zweiten Skala S2 zur Anlage bringt.
Dadurch kann die zweite Skala S2 in Richtung auf die erste Skala
S1 belastet werden, um die parallele Lage der ersten Skala S1 beizubehalten
und sie über das
Spaltbildungsmittel an der zweiten Skala S2 zur Anlage zu bringen,
so daß der
Spalt zwischen den Skalen über
lange Zeit gleichmäßig weit
bleibt.