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Meßvorrichtung zum Messen der Abmessungen oder Umrisse von Werkstücken
Die
Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung zur Bestimmung der Abstände der Oberfläche
eines Werlstüclies, insbesondere von Maschinenteilen unl)ekannter Form von einem
Bezugspunkt.
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Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung ist besonders dazu geeignet,
die unbekannte Form oder den Umriß der Oberfläche von Werkstücken zu bestimmen,
deren Form unbekannt ist und die insbesondere Erhöhungen oder andere unregelmäßige
Oberflächengestaltungen aufweisen. Diese unbekannte Oberflächenform kann erfindungsgemäß
mit großer Genauigkeit gemessen werden, Unter anderem kann damit die Verschiebung
eines Teiles durch den ihn bewegenden Steuernocken oder Führungsscheibe gemessen
werden.
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Die Meßvorrichtung gemäß vorliegender Erfindung zum Messen der Umrisse
von Werkstücken, insbesondere mit gekrümmten Oberflächen, welche mit Einrichtungen
versehen ist, um das Werkstück und die Meßmittel oder Fühlvorrichtung in die richtige
Arbeitsstellung und in derselben zum Eingriff zu bringen, ist mit einem Aufzeichnungsstreifen
und mit Aufzeichnungsmitteln versehen, die gleichzeitig und entsprechend der Bewegung
zwischen Werkstück und Fühlvorrichtung mit Bezug aufeinander zu bewegt werden, und
weiterhin
mit einer elektrischen Einrichtung, die, wenn sich das
Werkstück und die Fühlvorrichtung im Eingriff befinden, auf dem Streifen eine Aufzeichnung
oder Marke mittels des Aufzeichnungsmittels herstellt.
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Die Erfindung ist in den Zeichnungen veranschaulicht. In diesen Zeichnungen
zeigt Fig. I eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung
mit einem typischen Steuersystem, Fig. 2 eine Seitenansicht der in Fig. I gezeigten
Vorrichtung; Fig. 3 ist eine typische Meßaufzeichnung, die mit der in Fig. I gezeigten
erfindungsgemäßen Vorrichtung erhalten werden kann; Fig. 4 ist eine weitere typische
Meßaufzeichnung, die veranschaulicht, wie die Vorrichtung gemäß Fig. I dazu benutzt
werden kann, um sowohl Angaben über die Oberfläche oder Form eines Werkstückes als
auch deren Abweichung von einem Sollmaß zu erhalten; Fig. 5 zeigt schematisch eine
weitere erfindungsgemäße Ausführungsform, die insbesondere zur Messung von Werkstücken
mit einer Rotationsachse geeignet ist; Fig. 6 ist eine Seitenansicht einer weiteren
erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Meßfühlers zum Messen von linearen Verschiebungen,
insbesondere einer durch eine Führungsscheibe bewegten Knagge.
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Fig. -I und 2 zeigen eine typische Meßvorrichtung, die beispielsweise
auf einer aus einer Grundplatte 10 befestigten Auflage II besteht, die eine drehbare
Unterlage I2 für einen Schraubstock I3 od. dgl. trägt zum Befestigen eines Werkstückes
14, wie beispielsweise einer Turbinenschaufel. Zum leichteren Einklemmen und Abnehmen
des Werkstückes I4 ist der Schraubstock 13 mit einer justierbaren Klammer 15 versehen.
Der Schraubstock 13 trägt weiterhin einen sehr genau geschliffenen gehärteten Meßstift
I6, der einen bekannten Durchmesser aufweist und, wie später beschrieben wird, zum
Ausrichten der verschiedenen Fühler der Meßvorrichtung dient.
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Die Grundplatte 10 trägt ferner eine Auflage I7, die einen mit parallelen
Schienen 19 versehenen Block 18 aufweist, auf denen ein Schlitten 20 in der Richtung
der Y-Achse verschiebbar angebracht ist.
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Der Schlitten 20 weist einen mit Schienen 22 ausgestatteten Block2I
auf, auf denen ein Stationsschlitten 23 gleitet, der sich senkrecht zum Schlitten
20, d. h. in der Richtung der X-Achse, bewegt.
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Der Stationsschlitten 23 besitzt einen Arm 24, der an seinem Ende
einen Schieber 25 trägt, in dem der Fühlerträger 26 gleitbar angeordnet ist. Der
Fiihlerträger 26 kann in jeder gewünschten Stellung in dem Schieber 25 mittels einer
Klammer 27 befestigt werden.
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Zwei Fühler 28 und 29 sind an entgegengesetzten Seiten am unteren
Ende des Fühlerträgers 26 isoliert befestigt. Die Fühler 28, 29 sind vorzugsweise
nachgiebig ausgebildet, obwohl auch starre Fühler verwendet werden können. Die Fühler
können während des Meßvorganges mit jeder Seite des Werkstückes 14 in Eingriff gebracht
werden. Die Spitzen der Fühler laufen vorzugsweise in einen Punkt aus, der beispielsweise
einen Radius von 0,OOI Zoll (0,025 mm) aufweist. Zwei Sicherheitsfühler 30 und 3I
sind zwischen den Fühlern 2S und 29 an dem Fühlerträger 26 befestigt; ihre Spitzen
sind normalerweise in einem kleinen Abstand direkt hinter den Fühlern 28 und 29
angeordnet. Die Sicherheitsfühler 30 und 3I dienen dazu, einen weiteren Vorschub
des Armes 24 zu verhindern, wenn einer der Fühler 28 oder 29 nach Berühren des Werkstückes
14 zu weit nach hinten gebogen wird.
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Der Stationsschlitten 23 wird auf den Schienen 22 mittels des Motors
32 bewegt, der seinerseits von dem Stationsschlitten 23 getragen ist. Der Schlitten
23 greift in eine in dem Block 21 gelagerten Führungsschraube 33 ein; dieFührungsschraube
33 wird durch den Motor 32 in zweckmäßiger Weise angetrieben, beispielsweise durch
einen Getriebekasten 35 (Fig. I).
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Der Motor 32 treibt ferner die Stationstrommel 36, die eine Anzahl
von Markierungen 37 aufweist, die den Meßstationen entsprechen. Die Markierungen
37 können beispielsweise aus kleinen in die Trommel 36 gebohrten Löchern bestehen.
Sie werden durch einen an sich bekannten photoelektrischen Ahtaster 38, der an dem
an dem Schlitten 20 befestigten Arm 39 so angebracht ist, daß er längs der Trommel
36 bewegt werden kann, abgetastet.
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Die Trommel 36 ist mit einem Justierknopf 125 versehen, mittels dessen
sie in verschiedene gewünschte Stellungen gedreht werden kann.
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Der Schlitten 20 wird durch die mittels eines von dem Motor 42 getriebenen
Getriebekasten 41 bewegten Ftihrungsschraube 40 vorgeschoben. Der Motor 42 treibt
ferner eine Aufzeichnungstrommel 43, auf der ein z. B. aus Registrierpapier bestehender
Aufzeichnungsstreifen 43' angebracht werden kann, um den Meßvorgang aufzuzeichnen.
Zum Aufzeichnen dient z. B. eine Nadel oder Schreibfeder 44, die auf einem in dem
Rahmen 47 gelagerten, mit einer Führungsschraube 46 im Eingriff stehenden Schlitten
45 befestigt ist. Die Führungsschraube 46 ist von einer an sich bekannten, elektrisch
betätigten Sperrklinkenvorrichtung 48 od. dgl. bewegt, um dadurch die Nadel 44 jedesmal,
wenn die Meßstation gewechselt wird, schrittweise seitwärts zu bewegen. Die Aufzeichnungstrommel
43 kann ebenfalls mit einem Justierknopf I26 od. dgl. versehen sein, womit sie in
verschiedene gewünschte Stellungen gedreht werden kann.
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Vorzugsweise ist die Stationstrommel 36 an einem Ende mit Eichmarkierungen
49, die mit dem feststehenden Zeiger 50 direkte Ablesungen der Stationen gestatten,
versehen. In ähnlicher Weise ist die Aufzeichnungstrommel 43 mit Eichmarkierungen
5I versehen, die mit dem Zeiger 52 direkteAblesungen der Abweichungen des Umrisses
des Werkstückes 14 gestatten. Die drehbare Unterlage 12 für den Schraubstock I3
kann auch mit Eichmarkierungen 53 und einem auf der Grund-
platte
II angebrachten Zeiger 54 versehen sein, womit die Winkelstellung des Werkstückes
I4 bestimmt werden kann. Weiterhin ist vorzugsweise eine Vorrichtung 55 vorgesehen.
die die Unterlage 12 dreht.
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Das elektrische Steuersystem Zur selbsttätigen Arbeitsweise kann
ein elektrisches Steuersystem vorgesehen werden (Fig. I), das durch Beschreibung
einer typischen Arbeitsfolge während der selbsttätigen Messung eines Werkstüclies
durch die erfindungsgemäße Meßvorrichtung erklärt werden soll.
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Im folgenden wird angenommen, daß die Fühlvorrichtung sich in der
in Fig. I und 2 gezeigten Stellung befindet und daß sich der Fühlerauswahlschalter
109 in der Stellung zum Messen der der Apparatur entgegengesetzten Oberfläche des
Werkstückes 14 befindet.
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Der Arbeitsvorgang der Meßvorrichtung wird durch den Anlaßknopf 56
(Fig. I) eingeleitet. Dadurch wird ein Stromkreis von der Hauptleitungsklemme 57
durch die Leiter 59, 60 und 6I, das Relais SP, die Leiter 62, 63 und 64, den geschlossenen
Anlaßknopf 56, die normal geschlossenen Kontakte PI-2 des Relais Pl, die Leiter
65 und 66 und die normal geschlossenen KontakteDS-2 des Relais DS nach der anderen
Hauptleitungsklemme 67 geschlossen. Dadurch wird das Relais SP erregt und die Kontakte
SP-I und SP-2 geschlossen.
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Durch das Schließen der Kontakte SP-I wird der Anlaßknopf 56 kurzgeschlossen,
und somit bleibt das Relais SP erregt, selbst wenn der Anlaßknopf losgelassen wird.
Durch das Schließen der Kontakte SP-2 wird ein Stromkreis von der Hauptleitungsklemme
57 durch den Leiter 59, das Relais SPC, die geschlossenen Relaiskontakte SP-2, die
normal geschlossenen KontaktePO-4 des Relais PO, die Leiter 65 und 66 und die normal
geschlossenen Relaiskontakte DS-2 nach der anderen Hauptleitungsklemme67 geschlossen.
Dadurch wird das Relais SPC erregt und die Kontakte SPC-I und SPC-2 geschlossen.
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Durch das Schließen der KontakteSPC-I wird ein Stromkreis von der
Hauptleitungsklemme 57 durch die Leiter 59 und 68, die geschlossenen Relaiskontakte
SPC-I und den Leiter 69 nach der Klemme 70 des Stationsmotors 32 geschlossen. In
ähnlicher Weise wird durch das Schließen der Relaiskontakte SPC-2 ein Stromkreis
von der Hauptleitungsklemme 67 durch die normal geschlossenen Relaiskontakte DS-2,
die Leiter 66, 65 und 71, die geschlossenen Kontakte SPC-2 und einen Leiter 75 nach
der anderen Klemme 72 des Stationsmotors 32 geschlossen. Sobald diese Stromkreise
geschlossen sind, fängt der Stationsmotor 32 an sich zu drehen und treibt den Stationsschlitten
23 nach vorn.
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Der Stationsmotor 32 dreht auch die Stationstrommel 36, bis die Markierung
37, die der ersten Meßstation entspricht, in das Blickfeld der Abtastvorrichtung
38 gelangt. Sobald dies stattfindet, wird ein elektrisches Signal erzeugt, das durch
den Leiter 76 nach einer Klemme eines bekannten Verstärkers 77 übertragen wird;
der Stromkreis ist geschlossen durch die andere geerdete Klemme des Verstärkers
77 und der Abtastvorrichtung 38. Dadurch wird ein Ausgangskreis durch den Leiter
78 und das Relais RS zur Erde geschlossen. Das Relais RS ist somit erregt und die
Kontakte RS-I geschlossen.
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Durch das Schließen der Relaiskontal.te RS I wird dieHauptleitungsklemme67
mit einer Klemme des Relais PI durch die geschlossenen Relaiskontakte DS-2, den
Leiter 66, die geschlossenen Relaiskontakte RS-I und den Leiter 80 verbunden, während
die andere Klemme des Relais PI durch die Leiter 8I, 60 und 59 mit der anderen Hauptleitungsklemme
57 verbunden ist. Das Relais PI ist somit erregt, wodurch die Kontakte PI-I und
PI-3 geschlossen und die Kontakte PI-2 geöffnet werden.
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Durch das Schließen der Kontakte PI-3 wird der Leiter 8o direkt mit
dem Leiter 66 durch den Leiter 82, die normal geschlossenen Kontakte PO-2 des Relais
PO und den Leiter 65 verbunden, so daß das Relais erregt bleibt, selbst nachdem
das Relais RS aberregt ist.
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Durch das Schließen der Kontakte PI-I wird eine Klemme des Relais
PIC mit der Hauptleitungsklemme 67 durch die geschlossenen Relaiskontakte DS-2,
die Leiter 66 und 65, die geschlossenen Relaiskontakte PI-I, den Leiter 83 und den
Fühlerauswahlschalter 109 verbunden; die andere Klemme des Relais PIC ist mit der
anderen Hauptleitungsklemme 57 durch die Leiter 84 und 59 verbunden.
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Das Relais PIC ist somit erregt.
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Durch das öffnen der Relaiskontakte PI-2 wird der Stromkreis durch
das Relais SP unterbrochen, so daß die Kontakte SP-I und SP-2 nunmehr offen sind.
Durch das öffnen der Relaiskontakte SP-2 wird das Relais SPC aberregt und infolgedessen
auch der Motor 32, so daß der Stationsschlitten 23 in einer derartigen Stellung
zur Ruhe kommt, daß der Meßfühler 28 den Umriß des Werkstückes 14 entsprechend der
ersten Station messen kann.
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Wenn das Relais PIC erregt ist, sind die Kontakte PIC-I und PIC-2
geschlossen.
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Durch das Schließen der Rontakte PIC-2 wird eine Klemme 85 des Motors
42 mit der Hauptleitungsklemme 67 durch die geschlossenen RelaiskontakteDS-2, die
Leiter 66, 65 und 7I, die geschlossenen Relaiskontakte PIC-2 und die Leiter 86 und
87 verbunden. Gleichzeitig wird durch das Schließen der Kontakte PIC-I die zweite
Klemme 88 des Motors 42 mit der Hauptleitungsklemme 57 durch die Leiter 59 und 68,
die geschlossenen Relaiskontakte PIC-I und den Leiter 89 verbunden.
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Der Motor 42 beginnt nunmehr sich zu drehen und schiebt den Schlitten
20 vor, so daß der Fühler 28 an dem Fühlerhalter 26 mit dem Werkstück 14 in Eingriff
gebracht wird. Die Aufzeichnungstrommel 43 wird ebenfalls synchron mit der Bewegung
des Schlittens 20 gedreht.
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Wenn der Fühler 28 das Werkstück 14 berührt, wird ein Stromkreis
durch Leiter 93, 94 nach der Klemme des bekannten Verstärkers 95 geschlossen,
da
sowohl das Werkstück I4 als auch die andere Verstärkerklemme geerdet sind. Dadurch
wird ein Signal an den Verstärkereingangskreis gelegt, wodurch elektrische Energie
dem bestehenden Ausgangskreis zugeführt wird aus dem Leiter 96 und dem Relais BR.
Dadurch wird das Relais BR erregt und die Kontakte BR-I und BE-2 geschlossen.
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Gleichzeitig führt der Verstärker 95 durch den Leiter 98 und Erde
ein Signal der Nadel 44 zu, wodurch ein Zeichen 99 auf dem Registrierstreifen 43'
auf. der Aufzeichnungstrommel 43 erzeugt wird, da der Streifen 43' ebenfalls durch
die Trommel 43 geerdet ist.
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Durch das Schließen der Relaiskontakte BR-I wird eine Klemme des
Relais CO mit der Hauptleitungsklemme 67 durch die geschlossenen Relaiskontakte
DS-2, die Leiter 66 und 99 und die geschlossenen Relaiskontakte BR-I verbunden;
die andere Klemme des Relais CO ist mit der Hauptleitungsklemme 57 durch die Leiter
59 und IOO verbunden. Dadurch wird das Relais CO erregt und die Kontakte CO-I geschlossen.
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Durch das Schließen der Kontakte CO-I wird eine Klemme des elektrisch
bestätigten Sperrklinkenmechanismus 48 mit der Hauptleitungsklemme 57 durch die
Leiter 59 und IOO, die geschlossenen Relaiskontakte CO~I und den Leiter IOI verbunden;
die andere Klemme des Sperrklinkenmechanismus ist mit der Hauptleitungsklemme 67
durch die geschlossenen Relaiskontakte DS-2 und die Leiter 66 und 80 verbunden.
Dadurch wird der Sperrklinkenmechanismus erregt, so daß die Nadel 44 in eine neue
Stellung mit Bezug auf den von der Aufzeichnungstrommel 43 getragenen Aufzeichnungsstreifen
43' gebracht wird.
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Durch das Schließen der Relaiskontakte BR-2 wird eine Klemme des
Relais PO mit der Hauptleitungsklemme 67 durch die geschlossenen Relaiskontakte
DS-2, die Leiter 66 und 99, die geschlossenen Relaiskontakte BR-2, und den Leiter
102 verbunden; die andere Klemme des Relais PO ist mit der Hauptleitungsklemme 57
durch die Leiter 59 und 60 verbunden, wodurch das Relais PO erregt wird. Durch das
Schließen dieses Stromkreises wird gleichzeitig der Motorantrieb für eine Zeitmeßvorrichtung,
die mit dem Relais PO parallel geschaltet ist, erregt.
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Wenn das Relais PO erregt ist, sind die Kontakte PO-I und PO-3 geschlossen,
während die Kontakte PO-2 und PO-4 offen sind. Durch das Schließen der Kontakte
PO-I wird eine Seite des Relais PO direkt mit dem Leiter 66 durch die geschlossenen
Kontakte T-I der Zeitmeßvorrichtung T und einen Leiter Iog verbunden.
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Durch das Öffnen der Kontakte PO-2 wird der Stromkreis durch das
Relais unterbrochen, so daß das Relais PIC durch das öffnen der Kontakte PI-I aberregt
wird.
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Durch das Schließen der Kontakte PO-3. wird eine Klemme des Relais
POC mit der Hauptleitungsklemme 67 durch die geschlossenen Relaiskontakte DS-2,
die Leiter 66, 65, 59, die geschlossenen Kontakte PO-3, den - Fühlerauswahlschalter
IO9 und einen Leiter 103 verbunden; die andere Klemme des Relais POC ist mit der
Hauptleitungsklemme 57 durch die Leiter 59 und 84 verbunden.
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Dadurch wird das Relais POC erregt und die Kontakte POC-I und POC-2
geschlossen.
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Wenn die Relaiskontakte POC-I und POC-2 geschlossen sind, sind die
Motorklemmen 85 und go mit den Hauptleitungsklemmen 57 und 67 durch Leitungen 87
und 91 verbunden, so daß der Motor 42 sich in der anderen Richtung dreht und dadurch
den Fühler 28 von dem Werkstück 14 fortbewegt und gleichzeitig die Aufzeichnungstrommel
in der entgegengesetzten Richtung dreht.
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Wenn eine vorbestimmte Zeit vergangen ist, wird die Zeitmeßvorrichtung
betätigt, wodurch die Kontakte T-I geöffnet werden und somit die Kontakte T-2 geschlossen
werden. Durch das Öffnen der Kontakte T-I wird das Relais PO aberregt, so daß die
Kontakte PO-I und PO-3 geöffnet und die Kontakte PO-2 und PO-4 geschlossen werden.
Durch das Offnen der Relaiskontakte PO-3 wird nunmehr das Relais POC aberregt, so
daß sich die Kontakte POC-I und POC-2 öffnen. Dadurch wird der Motor 43 aberregt,
so daß der Schlitten 20 und die Aufzeichnungstrommel 43 zum Stillstand gelangen.
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Durch das Schließen der Kontakte T-2 wird eine Klemme des Relais
SP mit der Hauptleitungsklemme 67 durch die geschlossenen Relaiskontakte DS-2, den
Leiter 105, die geschlossenen Kontakte T-2 und den Leiter 63 verbunden; die andere
Klemme des Relais SP wird mit der Hauptleitungsklemme 57 durch die Leiter 59, 60
und 6I verbunden. Wenn das Relais SP erregt wird, wiederholt sich der beschriebene
Arbeitsvorgang, bis die Messungen an allen Stationen, entsprechend den Markierungen
37 auf der Stationstrommel 36 beendet sind.
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Die Sicherheitsfühler 30 und 3I (Fig. 2) dienen dazu, eine Beschädigung
der Fühler 28 und 29 zu verhindern, falls diese nach Eingriff mit dem Werkstück
14 zu weit nach hinten gebogen werden sollten. Zu diesem Zweck sind die Fühler 30
und 31-durch den Leiter 1 o6 mit einer Klemme eines bekannten Gleichstromverstärkers
107 verbunden. Der Ausgangskreis des Verstärkers 107 dient zur Erregung des Sicherheitsrelais
DS, wenn einer der Fühler 30 oder 3I einen der Fühler 28 oder 29 berührt. Durch
Erregung des Sicherheitsrelais DS werden die Kontakte DS-2 geöffnet und die Kontakte
DS-1 geschlossen. Mit dem Öffnen der Kontakte DS-2 werden sofort alle Relais des
Steuersystems von der Hauptleitungsklemme 67 getrennt, so daß das System außer Wirkung
gesetzt wird.
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Gleichzeitig verbindet das Schließen der Kontakte DS-I eine Signallampe
IIO mit den Hauptklemmen 57 und 67, wodurch angezeigt wird, daß das Steuersystem
unwirksam geworden ist.
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Justierung und Eichung Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung wird dadurch
geeicht, daß man die Stellungen der Aufzeichnungstrommel 43, wenn die Fühler 28
und 29 den Meßstift I6 während ihrer Meßbewegungen be-
rühren, genau
feststellt. Wie bereits erwähnt, besitzt der sehr genaue, gehärtete Meßstift 16
einen bekannten Durchmesser. Aus praktischen Gründen entspricht der Durchmesser
des Stiftes I6 vorzugsweise einer ganzen Zahl von Umdrehungen der Aufzeichnungstrommel
43, d. h. wenn eine Umdrehung der Trommel eine Bewegung des Umfanges von IO Zoll
(25 cm) erzeugt, und wenn die Vergrößerung auf dem Aufzeichnungsstreifen Ioofach
ist, dann beträgt die Bewegung des Fühlers O,I Zoll (0,25 cm), so daß der Durchmesser
des Meßstiftes I6 ein Vielfaches von O,I Zoll betragen kann.
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Die Eichung der Vorrichtung kann dadurch bewerkstelligt werden, daß
man zuerst den Fühler 29 auf die Achse des Meßstiftes 16 zu bewegt, bis er den Meßstift
berührt, wodurch automatisch eine Marke,4 (Fig. 3) auf dem von der Aufzeichnungstrommel
43 getragenen Aufzeichnungsstreifen 43' hergestellt wird. Der Mittelpunkt eines
Querschnitts, des Stiftes 16, kann auf irgendeine zweckmäßige Weise bestimmt werden,
z. B. dadurch, daß man zwei Meßstationen findet, für die die aufgezeichneten Abstände
auf dem Streifen gleich sind und daß man dann die Trommel 36 genau auf die Mitte
zwischen diese beiden Stationen einstellt. Es ist auch möglich, die Eichskala 5I,
wenn die Marke A hergestellt wird, abzulesen. Der Fühler 28 wird dann in der Meßrichtung
auf den Mittelpunkt des Meßstiftes I6 zu bewegt, der z. B. wie beschrieben, festgestellt
werden kann und eine ähnliche Marke B (Fig. 3) wird auf dem Aufzeichnungsstreifen
43' hergestellt, wenn der Fühler 28 das Werkstück I4 berührt. Außerdem kann man
auch die Eichskala gI ablesen, wenn die Marke B erzeugt wird.
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Die in dieser Weise von dem Fühler 28 hergestellte Marke B dient
als Bezugspunkt für Messungen mittels dieses Fühlers, während die Marke A als Bezugspunkt
für Messungen mittels des Fühlers 29 dient. In ähnlicher Weise können die Ablesungen
der Eichskala 5I, wenn die Marken B und A hergestellt werden, als Bezugsdaten für
die Fühler 28 und 29 dienen. Da der Durchmesser des Stiftes I6 einer ganzen Anzahl
von Umdrehungen der Trommel 43 entspricht, ist diese einmalige Eichung ausreichend
zum Ausrichten der Nullinien und berücksichtigt auch etwaiges Spiel der Führungsschraube
40.
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Mallchmal. z. B. wenn Turbinenschaufeln gemessen werden sollen, ist
es wünschenswert, auch die Stellung der vorderen Kante der Schaufel zu bestimmen,
so daß die Messungen der Stationen auf diesen Punkt bezogen werden können. Dies
kann mittels des Mittelfühlers IO8 bewerkstelligt werden, der elektrisch mit dem
Leiter 106 (Fig. I und 2) verbunden ist. Indem man die Motoren 42 und 32 von Hand
mittels der Schalter 123 und I22 betätigt oder indem man die Knöpfe 125 und I26
betätigt, kann der Mittelfühler 108 mit der vorderen Kante des Werkstückes 14 an
verschiedenen Stellungen in Berührung gebracht werden. Jedesmal, wenn der Fühler
das Werkstück berührt, leuchtet die Meldelampe 110 auf. Auf diese Weise kann der
minimale Abstand für die Station nach der Schaufel ohne weiteres bestimmt werden.
Das Ablesen der von der Stationstrommel 36 getragenen Eichskala w für den minimalen
Stationsabstand bestimmt dann die vordere Kante des Werkstückes 14 mit Bezug auf
die Stationskemlzeichen 37. Die Bestimmung des minimalen Stationsabstandes nach
dem nächsten Punkt der Schaufel 14 kann dadurch erleichtert werden, daß man einen
in Fig. 6 gezeigten zylindrischen Fühler 119 benutzt an Stelle der schmalen nachgiebigen
Fühler gemäß Fig. I und 2.
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Der Abstand zwischen dem Mittelfühler 108 und einem der Fühler 28
oder 29 kann dadurch bestimmt werden, daß man den Mittelpunkt des Meßstiftes I6
nacheinander mit jedem Fühler berührt und die Skala 49 im Augenblick der Berührung
abliest. Der Unterschied der Ablesung auf der Skala 49 für die beiden Fühler gibt
dann den Abstand der Fühler an.
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Manuelle Wirkungsweise Die oben beschriebene und in Fig. I und 2
dargestellte Meßvorrichtung kann auch, wenn gewünscht, von Hand betrieben werden.
Zwecks manueller Wirkungsweise wird ein Werkstück, wie beispielsweise eine Turbinenschaufel
I4, in den Schraubstock I3 mittels der Klammer 15 eingeklemmt. Der Knopf 126 auf
der Aufzeichnungstrommel 43 wird dann justiert, um den Fühler 28 in eine derartige
Stellung zu bringen, daß er von dem Werkstück 14 frei ist, wonach der Knopf I25
an der Steuertrommel 36 justiert wird, um den Fühler 28 in die gewünschte Meßstation
zu bringen.
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Die Skala 49 wird dann abgelesen. Nun wird der Knopf 125 wieder justiert,
um den Fühler 28 mit dem Werkstück 14 in Berührung zu bringen. Sobald die Berührung
stattfindet, erzeugt die Nadel 44 eine Marke auf dem Aufzeichnungsstreifen 43'.
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Die Nadel 44 wird dann von Hand nach dem nächsten Teil des Aufzeichnungsstreifens
43' bewegt, und der Knopf I25 an der Trommel 36 wird justiert, um den Fühler 28
in die nächste Meßstation zu bringen, worauf der Knopf 126 wieder, wie oben beschrieben,
betätigt wird. Diese Folge von Betätigungen wird wiederholt, bis Messungen an allen
gewünschten Stationen vorgenommen worden sind, Die Stellungen der verschiedenen
Meßstationen können durch Ablesen der Eichmarkierungen 49 an der Trommel 46 für
jede Station bestimmt werden.
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Eine Lampe, die eine ähnliche Funktion wie die Lampe 110 aufweist,
kann wahlweise außer dem Relais BR vorgesehen werden, um die Berührung des Fühlers
mit dem Werkstück anzuzeigen. Wenn die Lampe aufleuchtet, wird die Bewegung des
Fühlers angehalten und die Skala 51 abgelesen.
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Wenn eine Seite des Werkstückes, wie beschrieben, gemessen worden
ist, dann werden beide Knöpfe I25 und I26 justiert, um die Fühlvorrichtung auf die
nächst der Meßvorrichtung gelegene Seite des Werkstückes zu bringen. Wenn der Fühler
29 sich in dieser Stellung befindet, kann der Umriß der entgegengesetzten Seite
des Werkstückes 14 an
einer Anzahl verschiedener Stationen, wie
oben beschrieben, gemessen werden.
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Halbselbsttätige Arbeitsweise Wenn gewünscht, kann die erfindungsgemäße
Meßvorrichtung auch zur halbselbsttätigen Arbeitsweise verwendet werden, indem man
den Leiter 63 öffnet und den Anlaßknopf 56 zwischen die Leiter 66 und 8o legt, so
daß das Relais Pl an Stelle des Relais SP erregt wird. In diesem Fall kann die Steuertrommel
36 auch von Hand mittels des Knopfes I25 eingestellt werden, um sie in die gewünschte
Station, wie beschrieben, zubringen. Wenn jedoch die Fühlvorrichtung in der gewünschten
Station angelangt ist, wird der Anlaßknopf 56 betätigt, so daß der Motor 43 den
Fühler auf das Werkstück 14 zu bewegt und mit ihm in Berührung bringt, wodurch die
Nadel 44 auf dem Aufzeichnungsstreifen 43' eine Marke herstellt. Der Motor kehrt
selbsttätig seine Drehrichtung um und führt den Fühler 28 von dem Werkstück 14 hinweg,
bis die Zeitmeßvorrichtung T den Kreis durch den Motor 42 öffnet und der Fühler
28 zur Ruhe kommt. Die Meßvorgänge an den anderen Stationen können in gleicher Weise
vorgenommen werden; die Meßstationen werden durch Ablesen der .Skala 49 an der Trommel
36 bestimmt.
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Wenn eine permanente Aufzeichnung der Meßstationen gewünscht wird,
wird ein zweckmäßiger Aufzeichnungsstreifen auf der. Trommel 36 angebracht und eine
zweite Aufzeichnungsnadel I27 so angebracht, daß sie das Registrierpapier berührt.
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Die Nadel 127 kann elektrisch mit der Nadel 44 durch einen Leiter
I28 verbunden werden, so daß eine Marke auf dem Aufzeichnungsstreifen auf der Trommel
36 zur selben Zeit, wenn eine Marke auf dem Aufzeichnungsstreifen 43' entsteht,
hergestellt wird. Auf diese Weise können die Stationen, an denen die Messungen vorgenommen
werden, genau auf dem Streifen auf der Trommel 36 aufgezeichnet werden.
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Selbsttätige Wirkungsweise Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung kann
auch zur selbsttätigen Wirkungsweise verwandt werden.
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Die Motoren 42 und 32 werden zuerst durch die Schalter 123 und 122
von Hand betätigt, um den Meßfühler 29 im Verhältnis zur ersten Meßstation so zu
lagern, daß er sich vor der ersten Station befindet und von dem Werkstück 14 frei
ist. Die Stationssteuertrommel 36 befindet sich dann vor dem ersten Kennzeichen
37.
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Nunmehr wird der Anlaßknopf 56 (Fig. I) betätigt, worauf der Motor
3.2 den Schlitten 23 und den Meßfühler 29 in der Richtung der Station treibt, bis
das erste Kennzeichen 37 auf der Steuertrommel 36 vor dem Abtastmechanismus 38 vorbeikommt.
Dadurch wird der Motor 32 und der Meßfühler 29 an der ersten vorbestimmten Station
angehalten, und der Motor 42 läuft selbsttätig an, um den Schlitten 20 in der Meßrichtung
anzutreiben, bis der Meßfühler 29 das Werkstück 14 berührt. In diesem Augenblick
wird eine Marke auf dem auf der Trommel43 befestigten Registrierpapier hergestellt.
Der Sperrklinkenmechanismus 48 bewegt dann die Nadel 44 um einen Schritt voran,
worauf der Motor 42 auf eine vorbestimmte, durch die Zeitmeßvorrichtung T gegebene
Zeit seine Umdrehungsrichtung umkehrt, bis der Meßfühler 29 von dem Werkstück 14
frei ist.
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Nachdem eine vorbestimmte Zeit vergangen ist, hält der Motor 42 an,
während der Motor 32 selbsttätig wieder anspringt und den Schlitten 23 vorschiebt,
so daß der Meßfühler 29 zur nächsten Station, wo eine weitere Messung vorgenommen
wird, gebracht wird. Dies Verfahren wird wiederholt, bis der gesamte Umriß auf einer
Seite gemessen ist. Die Fühlvorrichtung wird nun nach-der anderen Seite des Werkstückes
14 durch Handsteuerung der Motoren 42 und 32 gebracht, bis sie sich wieder in der
ersten Station befindet.
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Der Fühlerauswahlschalter IO9 wird nun in die der entgegengesetzten
Meßrichtung entsprechenden Stellung gebracht, und das oben beschriebene Verfahren
wird für die andere Seite des Werkstückes wiederholt.
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Vorzugsweise werden Messungen in verschiedenen Höhen durch Losmachen
der Klammer 27 und Einstellen des Fühlerhalters 26 senkrecht in die verschiedenen
Höhen vorgenommen. Die Aufzeichnungen für beide Seiten des Werkstückes 14 in jeder
Höhe können nebeneinander auf dem Registrierpapier aufgezeichnet werden, indem man
dem Nadelapparat erlaubt, sich in einer Richtung fortzubewegen, wenn Messungen von
beiden Seiten vorgenommen werden, oder die Aufzeichnungen können so vorgenommen
werden, daß entsprechende Stationen auf derselben Umfangslinie des Aufzeichnungsstreifens
zu liegen kommen, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Zu diesem Zweck kann der Nadelapparat
so eingerichtet werden, daß die der ersten Station entsprechende Aufzeichnung der
zweiten Seite mit der ersten Station der ersten Seite zusammenfällt.
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Fig. 3 zeigt drei typische Aufzeichnungen U, M und L entsprechend
einer oberen, mittleren und unteren Höhe an dem Werkstück. Die unteren Marken 99'
entsprechen den Aufzeichnungen der dem Apparat zugewandten Seite des Werkstückes
I4, während die Marken 111 der Aufzeichnung der dem Apparat abgewandten Seite entsprechen.
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Die Stellung des Aufzeichnungsstreifens, wo der Fühler 29 den Meßstift
16 berührt, ist mit A in Fig. 3 bezeichnet. In ähnlicher Weise bezeichnet die Marke
B die Stellung des Streifens, wo der Fühler 28 die entgegengesetzte Seite des Meßstiftes
I6 berührt. Infolgedessen stellt eine Linie, die parallel zu dem unteren Rand des
Streifens durch die Marke A hindurchgeht, die Grundlinie für die Abstände der Marken
99' dar, während eine ähnliche Linie durch die MarkeB die Grundlinie für die Marken
III bildet.
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Wenn gewünscht, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch, zur Bestimmung
der Abweichungen des Umrisses eines Werkstückes 14 von den Sollmaßen benutzt werden.
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Zu diesem Zweck kann man zuerst einen Aufzeichnungsstreifen mit Marken
114 und 115 versehen, die genau die gewünschten oder Sollumrisse der gegenüberliegenden
Seiten des Werkstückes darstellen. Solch einen Aufzeichnungsstreifen kann man dadurch
erhalten, daß man ihn auf der Trommehl 43 anbringt, die Nadel nacheinander in die
verschiedenen Meßstellungen bringt, die Trommel 43 nach jeder Station dreht, bis
der Maßstab ei genau dem bekannten Abstand an dieser Station entspricht, und daß
man elektrische Energie der Nadel 44 zuführt, um auf dem Aufzeichnungsstreifen an
dieser Stelle eine Marke herzustellen.
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Zu diesem Zweck kann die Nadel 44 mit einem Hilfserregerkreis versehen
sein, der z. B. durch einen Druckknopf zu diesem Zweck geschlossen werden kann.
Der Aufzeichnungsstreifen kann auch so hergestellt werden, daß man die Maschine
mit einem Normalwerkstück, das die richtige oder Sollform hat, an Stelle des zu
messenden Werkstückes selbsttätig laufen läßt.
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Die Apparatur wird, wie oben beschrieben, in die Anfangsstellung
gebracht, worauf die tatsächlichen durch die Marken 99' und III in Fig. 3 dargestellten
Abstände (Istwerte) auf dem vorher vorbereiteten Aufzeichnungsstreifen aufgetragen
werden. Die Marken 99' und III stellen dann die tatsächlichen Umrisse der entgegengesetzten
Seiten des Werkstückes 14 dar, während die senkrechten Abstände zwischen diesen
Marken und den entsprechenden Marken 114 und 115 die Abweichungen der beiden angeben.
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Da nur eine Umfangslinie für jede Station auf dem Streifen 43' existiert,
ist es nicht nötig, eine Skala in der Richtung der Stationen vorzusehen.
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Die Linien entsprechen den aufeinanderfolgenden Stationen so, wie
sie auf der Steuertrommel 36 markiert sind. Wenn jedoch die Stationen gleichmäßigen
Abstand haben, kann die Skala bestimmt werden. Wenn z. B. die Messungen nach je
O,I25 mm in der Stationsrichtung vorgenommen werden sollen und wenn der Sperrklinkenmechanismus
die Nadel um I,25 mm nach jeder Ablesung vorschiebt, dann ist die Vergrößerung in
der Stationsrichtung IO zu I.
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Abänderungen Die erfindungsgemäße Ausführungsform von Fig. 5 ermöglicht
es, genaue Messungen einer sich drehenden Vorrichtung, wie z. B. eines Steuernockens
oder einer Führungsscheibe, vorzunehmen.
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Der Motor 32 bewegt oder dreht eine zu messende Führungsscheibe 116
in verschiedene Winkelstellungen. Die verschiedenen Winkelstellungen werden durch
die Trommel 36 und durch den Abtaster 38 mittels des Getriebekastens 112 und Schneckengetriebes
II7 beherrscht. In jeder Stellung kann ein Fühler II8 zur Berührung der Führungsscheibe
116 gebracht werden, um eine Marke auf dem Aufzeichnungsstreifen 43' im Augenblick
der Berührung herzustellen. Das in Fig. I dargestellte und oben beschriebene Steuersystem
kann dazu benutzt werden, um selbsttätig die Motoren 32 und 42 in die richtigen
Stellungen zu bringen. Mit diesem Apparat wird dieselbe Aufzeichnung wie in Fig.
3 erhalten mit dem Unterschied, daß jede Station einer Winkelstellung statt einer
linearen Stationsstellung entspricht. Die tatsächlichen Umrisse der Führungsscheibe
116 können von den Aufzeichnungsstreifen leicht bestimmt werden.
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Wenn die abgeänderte Fühlerform gemäß Fig. 6 mit dem Apparat von
Fig. 5 benutzt wird, kann der Apparat von Fig. 5 dazu verwendet werden, um die Verschiebung
eines Teiles durch den ihn bewegenden Steuernocken oder durch eine Steuerscheibe,
wie das z. B. bei der Steuerung eines Ventils am Explosionsmotor vorkommt, aufzuzeichnen.
Der Fühler gemäß Fig. 6 besteht z. B. aus einer zylindrischen Stange 119 von genauen
Ausmaßen, die nachgiebig in zweckmäßiger Weise in einem justierbaren Träger I20
befestigt und auf dem Schlitten 20 befestigt ist. Justierschrauben 121 sind vorgesehen,
um das Einstellen der Stange 119 zu erleichtern, so daß die Richtung ihrer Längsachse
in der Ebene der Steuerkurve des Nockens liegt. Wenn diese Einstellung vorgenommen
ist, können die Messungen im wesentlichen in der beschriebenen Weise vorgenommen
werden. Die Aufzeichnung, die mit dieser Ausführungsform erhalten wird, entspricht
der Bewegung der Knagge statt des Umrisses der Führungsscheibe. Indem man einen
Fühler entsprechender Form benutzt, kann die Bewegung jedes durch eine Führungsscheibe
bewegten Teiles auf dem Streifen 43' aufgezeichnet werden.
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Obwohl in Fig. I und 2 die Fühler 28 und 29 nach außen weisen, ist
es manchmal, z. B. wenn der Zahn eines Zahnrades gemessen werden soll, von Vorteil,
wenn die Fühler aufeinander zu gerichtet sind. Wenn der Zahn eines Zahnrades mittels
nach innen gerichteter Fühler gemessen wird, werden die Fühler zweckmäßig so angeordnet,
daß ihr Abstand größer als die Dicke des Zahnes ist. Außerdem wird der Fühler 28
so verbunden, daß er die Nadel 44 erregt, während der Fühler 29 mit einer zweiten
Nadel verbunden ist, die vorzugsweise in der gleichen Stellung wie die Nadel 44
auf dem Aufzeichnungsstreifen 43' gelagert ist.
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Im Betrieb wird die Fühlervorrichtung entweder von Hand oder selbsttätig,
wie oben beschrieben, bewegt, um den Fühler 28 in Berührung mit einer Seite eines
Zahnes eines Zahnrades zu bringen, in welchem Augenblick die Nadel 44 eine Marke
auf dem Streifen 43' herstellt. Die Bewegung der Fühlervorrichtung wird dann umgekehrt,
bis der Fühler 29 die entgegengesetzte Seite des Zahnes berührt, worauf die zweite
Nadel eine Marke auf dem Streifen 43' hervorruft. Der Abstand zwischen den beiden
Marken gibt die Dicke des Zahnes in diesem Punkt an.
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Zweckmäßigerweise wird erst ein Zahn gemessen, der den Solldimensionen
entspricht, und der Abstand auf dem Streifen 43' zwischen den beiden von den beiden
Fühlern hergestellten Marken wird genau gemessen. Der zu messende Zahn wird dann
in
der gleichen Weise gemessen, so daß ein zweites Paar von verschiedenen Marken auf
dem Streifen 43' entsteht. Wenn der Abstand der letzteren zwei Marken gleich dem
Abstand der ersten zwei Marken ist, dann besitzt der zu messende Zahn die gleiche
Dicke wie der Normzahn. Wenn jedoch der Abstand des zweiten Markenpaares größer
oder kleiner wie der Abstand der ersten Markenpaare ist, dann ist der zu messende
Zahn dicker oder dünner wie der Normzahn.
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Damit man nicht auf der Trommel nach dem zweiten Punkt suchen muß,
kann die zweite Nadel am Umiang der Trommel 43 mit Bezug auf die Nadel 44 justierbar
angeordnet sein. Wenn nunmehr die zweite Nadel von der - ersten Nadel um eine Entfernung
entsprechend den beiden Punkten auf- -dem Streifen, die die Dicke des Normzahnes
angeben, bewegt wird und wenn der zu messende Zahn die gleiche Dicke wie der Normzahn
an der Meßstellung aufweist, dann befindet sich die Marke der zweiten Nadel in genau
der gleichen Stellung, und zwar in einem kleinen Abstand in der Achsenrichtung davon
auf dem Umfang des Aufzeichnungsstreifens 43' -als die Marke der Nadel 44.
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Wenn die Dicke des zu messenden Zahnes von der Dicke des Normzahnes
abweicht, dann entspricht der Abstand zwischen der ersten und zweiten Marke auf
dem Streifen 43' der Abweichung der Zähne. Diese Justierung kann auch teilweise
oder völlig dadurch erfolgen, daß die Fühler mit Bezug aufeinander bewegt werden,
obwohl es vorgezogen wird, die Nadeln zu justieren, weil in diesem Fall im Hinblick
auf die Vergrößerung der Aufzeichnungsvorrichtung eine viel gröbere Justierung ausreichend
ist. Diese Justierung ermöglicht es auch, eine Anzahl von Fühlern vor dem eigentlichen
Meßvorgang auszurichten.
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Um das Auffinden der Aufzeichnungen auf dem Streifen zu erleichtern,
kann eine Hilfsnadel 58 an der Nadel 44 (Fig. I) so angebracht werden, daß sie in
der Drehrichtung der Nadel 44 folgt. Die Nadel 58 kann durch den Leiter 97 mit der
positiven Klemme der Hochspannungsquelle des Verstärkers 95 verbunden- werden. Die
Nadel 58 erzeugt eine kontinuierliche Linie 104 (Fig. 3) auf dem Streifen 43'j wenn
die Trommel 43 rotiert. Da die Trommel 43 ihre ;Drehrichtung umkehrt sowie die Marke
99 hergestellt wird, reicht die Linie 104 nicht ganz bis zur Marke 99 und zeigt
dadurch aufeinanderfolgende Marken 99 an.
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PÄrENTANspRücnE: I. Meßvorrichtung zum Messen der Abmessungen oder
Umrisse von Werkstücken; insbesondere mit gekrümmten Oberflächen, welche mit Einrichtungen-
versehen ist, um das Werkstück und die Meßmittel oder Fühlvorrichtung in die Arbeitsstellung
und in derselben zum Eingriff zu bringen, gekennzeichnet durch einen Aufzeichnungsstreifen,
dessen Aufzeichnungsmittel gleichzeitig und entsprechend der Bewiegung zwischen
Werkstück und Fühlvorrichtung aufeinander zu bewegt werden und eine elektrische
Einrichtung, die, wenn sich das AiVerkstück und die Fühlvorrichtung im Eingriff
befinden, auf dem Streifen eine Aufzeichnung mittels des Aufzeichnungsmittels herstellt.