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Meßeinrichtung, bestehend aus einer Meßuhr und einem elektrischen
Toleranzanzeiger
Es sind bereits. kombinierte Meßeinrichtungen bekannt, welche einerseits
eine Meßuhr und andererseits einen elektrischen Toleranzanzeiger enthalten, d. h.
Einrichtungen mit einer auf eine elektrische Kontakteinrichtung wirkenden Meßuhr,
wobei die Kontakteinrichtung Toleranzsignale bzw. Relais für die Anschaltung solcher
Signale steuert, welche anzeigen, ob die kontrollierte Höhe des Prüflings innerhalb
den zulässigen Toleranzen liegt ob sie zu klein ist oder ob sie den Toleranzbereich.
überschreitet. Die bisher bekannten Geräte dieser Art besitzen dem gewünschten Toleranzbereich
entsprechend einstellbare Endkontakte sowie einen oder mehrere durch Meßtasterstift
bzw. geeignete Übertragungsmittel betätigte bewegliche Kontakte. Dabei wird der
bewegliche Kontakt zwangläufig bewegt; der von ihm zurückgelegte Weg steht dann
in einem bestimmten Verhältnis zum Weg des Meßtasterstiftes. Wenn nun die Endkontakte
für die Schließung des Signalstrom-
kreises fest angeordnet sind,
zeigt es sich, daß dadurch der Weg des Meßtasters in unerwünschter Weise begrenzt
wird. Außerdem können die beim Überschreiten eines Höchstwertes auftretenden Stöße
die Kontakteinrichtung oder den Übertragungsmechanismus in der Meßuhr bzw. im Toleranzanzeiger
beschädigen. Dies ist besonders der Fall, wenn die Prüflinge in schneller Folge
untersucht werden sollen.
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Um diese Gefahr herabzumindern, wurde schon vorgeschlagen, den einstellbaren
Endkontakt, der beim Aufwärtsbewegen des Meßtasters vom beweglichen Kontakt erreicht
wird, federnd auszubilden.
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Da es aber praktisch nicht möglich ist, diesen federnden Kontakt derart
auszubilden, daß er beim Auftreffen des beweglichen Kontaktes ein großes Stück zurückweichen
kann, wird der weiter oben beschriebene Nachteil nur teilweise behoben.
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Bei starken Ausschlägen des Meß tasterstiftes treten daher gleichwohl
Stöße auf. Außerdem besitzen solche federnde Einstellkontakte den Nachteil der unsicheren
Kontaktgabe, des sich ändernden Kontaktdruckes und somit des nicht konstanten Kontaktübergangswi
derstandes.
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Gemäß einem weiteren Vorschlag für ein elektisches Toleranzanzeigegerät
ohne Meßuhr liegt eine Nase eines unter Wirkung einer Feder s.tehenden Übertragungsgliedes
auf dem Ende des Meßtasterstiftes lose auf. Das Übertragungsglied sitzt schwenkbar
an einem Zapfen und hält einen Kontaktträger, der schwenkbar an ihm befestigt ist.
Eine Druckfeder, die sich einerseits. auf einen mit dem Übertragungsglied fest verbundenen
Teil und andererseits gegen den Kontaktträger abstützt, legt diesen Kontaktträger
gegen ,einen Anschlag des Übertragungsgliedes. Von diesem Anschlag hebt sich der
Kontaktträger ab, wenn sich der bewegliche Kontakt beim Überschreiten des oberen
Toleranzmaßes, d. h. während der Aufwärtsbewegung des Tasters, gegen den einen festen
Kontakt legt. Nach dem Überschreiten des unteren Toleranzmaßes wird, sobald der
bewegliche Kontakt gegen den anderen festen Kontakt aufliegt, die Berührung zwischen
dem Meßtasterstift und der Nase des Übertragungsgliedes unterbrochen.
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Nachteilig für die Betriebssicherheit ist aber, daß der Kontaktdruck
nach dem Erreichen der oberen Toleranzgrenze nicht konstant bleibt, sondern sich
entsprechend dem Kompressionsgrad der den Kontaktträger beeinflussenden D ruckfeder
ändert.
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Unerwünscht ist es auch, daß die auf den Meßtasterstift wirkende
Kraft nach dem Überschreiten der oberen Toleranzgrenze sehr stark ansteigt.
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Schließlich wirkt sich noch das Fehlen einer direkt am Meßtasterstift
angreifenden Feder ungünstig aus.
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Die Erfindung betrifft nun eine Meßeinrichtung, bestehend aus einer
Meßuhr und einem elektrischen Toleranzanzeiger mit einer Kontakts einrichtung für
die Steuerung von Toleranzanzeigesignalen bzw. von diese Signale steuernden Relais,
welche Kontakteinrichtung den Toleranzen entsprechend einstellbare Endkontakte,
einen zwischen diesen beweglich angeordneten, einen Kontakt tragenden und durch
eine Feder beaufschlagten Kontaktträger und ferner ein die Bewegung vom Meßtasterstift
auf den Kontaktträger weiterleitendes Übertragungsglied enthält, das sich unter
Wirkung einer an ihm angreifenden Feder gegen den Meßtasterstift legt, derart, daß
diese Berührung unterbrochen wird, wenn sich der bewegliche Kontakt beim Überschreiten
der einen Toleranzgrenze gegen den einen Endkontakt legt.
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Es ist das Ziel der Erfindung, eine Einrichtung zu schaffen, bei
der die Nachteile bekannter Einrichtungen wegfallen. Insbesondere soll die neue
Einrichtung so ausgebildet sein, daß nach dem Überschreiten der oberen und unteren
Toleranzgrenze der Kontaktdruck konstant bleibt. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch
erreicht, daß das Übertragungsglied und der Kontaktträger unabhängig voneinander
drehbar gelagert sind, daß das Übertragungsglied als zweiarmiger Hebel ausgebildet
und unter Wirkung seiner Feder bestrebt ist, den einen Arm gegen den beweglichen
Kontaktträger und den anderen Arm gegen einen Stift od. dgl. des Meßtasterstiftes
zu legen und daß ferner die Kraft der auf das Übertragungsglied wirkenden Feder
bedeutend größer ist als die Kraft der Kontaktträgerfeder und bedeutend kleiner
als die Kraft einer den Meßtasterstift gegen das Prüfobjekt anlegenden Feder, damit
die Berührung zwischen dem Übertragungsglied uned dem Kontaktträger beim Überschreiten
der anderen Toleranzgrenze unterbrochen wird.
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Die Zeichnung zeigt eine Ausführungsform der erfinderischen Meßeinrichtung.
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Fig. I betrifft eine Frontansicht der gesamten M,eß einrichtung;
Fig. 2 veranschaulicht eine Seitenansicht der Einrichtung nach Fig. I; Fig. 3 zeigt
eine Rückansicht an einem gegenüber den Fig. I und 2 vergrößerten Maßstab, wobei
der hintere Teil des Gehäusekörpers des elektrischen Toleranzanzeigers abgehoben
ist; Fig. 4 bezieht sich auf einen Schnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 3, und Fig.
5 stellt ein elektrisches Schaltbild dar.
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Die dargestellte Einrichtung enthält eine in der Zeichnung ganz allgemein
mit I bezeichnete Meßuhr, die beispielsweise der in der schweizerischen Patentschrift
230 298 gezeigten Uhr entsprechen kann (dieses schweizer Patent entspricht folgenden
Patenten: Großbritannien 563 622, Frankreich 90695I, Deutschland 853 656, USA 2
336 695, Italien 403 og7, Schweden II3 345). Die Meßuhr I besitzt einen am Ende
einer längs verschiebbaren Achse 3 gehaltenen Taster 2, Diese Achse bewirkt beim
Verschieben mittels eines an sich bekannten Ubersetzungsgetriebes das Verdrehen
eines Zeigers 4 gegenüber einer nicht zeichnerisch dargestellten Skaleneinteilung.
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Die Meßuhr, deren Boden weggenommen ist, sitzt auf einem kreisrunden
Ansatz 5 eines Gehäusekörpers 6, welcher einen Teil eines elek-
trischen
Toleranzanzeigers bildet. Nicht gezeichnete Schrauben, die die Bohrungen 7 des Meßuhrgehäuses
durchdringen und in den Körper 6 eingeschraubt sind, halten die Meßuhr I auf dem
Gehäusekörper 6 fest. In die längs verschiebbare Achse 3 des Tasters ist eine Schraube
eingeschraubt, deren Kopf als Anschlag dient (Fig. 4).
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Weiter unten wird beschrieben, in welcher Weise die Achse 3 vermittels
des Anschlages 8 auf den Übertragungsmechanismus des elektrischen Toteranzanzeigers
einwirkt. Dieser im Gehäuse 6 untergebrachte Mechanismus enthält einen um die Achse
10 verschwenkbaren Hebel 9. Auf das eine Hebelende wirkt eine Feder II derart, daß
sich das entgegengesetzte Ende I2 dieses Hebels gegen den Anschlag 8 anlegt. Die
Kraft dieser Feder II ist bedeutend kleiner als die Kraft der nicht gezeichneten
Feder, die den Taster in seine auf der Zeichnung angegebene unterste Endlage drängt.
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Die Feder II wirkt daher auch auf die Achse 3, jedoch mit einem entgegengesetzten
Vorzeichen als die nicht dargestellte Tasterachsenfeder und auch mit einer bedeutend
kleineren Kraft.
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Der Übertragungsmechanismus des Toleranzanzeigers umfaßt des weiteren
auch einen gekröpften, im Bereiche seines Knies I3 an einem mit dem Gehäusekörper
fest verbundenen Teil schwenkbar gelagerten Hebel, dessen einer Arm 14 mit dem Hebel
9 zusammenarbeitet, während der andere Arm I5 an seinem freien Ende einen Teil einer
elektrischen Kontakteinrichtung bildenden Kontakt I6 trägt. Dieser Hebel wird mittels
einer Zugfeder 17 dauernd gegen den Hebel 9 angelegt.
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Die Federn 17 und II wirken gegeneinander; die Kraft der Feder I7
ist aber bedeutend kleiner als diejenige der Feder.
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Der Toleranzanzeiger ist auch noch mit zwei je durch eine elastische
Feder 20 bzw. 21 gehaltenen Kontakten I8 und 19 ausgerüstet. Die Federn 20 und 2I,
welche die genannten Kontakte gegen die Enden von Regelschrauben 22 und 23 pressen,
sind voneinander und gegenüber dem Gehäusekörper 6 isoliert. Zwischen den beiden
Kontakten I8 und 19 liegt der Kontakt, so daß er beim Verschwenken des Armes I5
mit einem dieser beiden Konr takte in Berührung gebracht werden kann.
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Die beiden Regelschrauben 22 und 23 dienen zum unabhängigen Einstellen
der Kontakte I8 und 19 von Hand, und zwar dank der gerändelten Schraubenköpfe 24,
wovon nur einer dargestellt ist in Fig. 3. Durch Drehen der genannten Köpfe im einen
oder anderen Sinne lassen sich die Kontakte I8 und 19 mit Leichtigkeit der Mittellage
des Kontaktes I6 nähern oder von dieser entfernen.
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Um die beiden Schrauben 22 und 23 nach der Einstellung der Kontakte
I8 und l) festzustellen, ist auf jeder Seite des Gehäusekörpers 6 ein durch einen
exzentrischen Teil 26 einer Welle 27 gehaltener Bügel vorgesehen. Die Welle 27 läßt
sich in einer bestimmten Stellung der Regelschraube 22 bzw. 23 mittels eines kleinen
Handgriffes. 28 bzw.
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28a verdrehen, wodurch der Bügel 25 bzw. 25a die Regel schraube im
Gehäusekörper 6 blockiert.
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Die Fig. 5 zeigt eine vereinfachte Schaltung der elektrischen Stromkreise.
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Es ist angenommen, daß der-bewegliche Kontakt I6 mit der Masse verbunden
sei. Die Kontakte I8 und 19 sind unter Zwischenschaltung von elektrischen Relais
29 bzw. 30 an den Pol einer Stromquelle angeschlossen, welcher gegenüber der Masse
eine Spannung aufweist. Die beiden Relais wirken auf dem elektromagnetischen Prinzip,
es können jedoch beispielsweise auch elektronische Relais Verwendung finden. Das
Relais 29 besitzt einen Umschaltkontakt 39 und das Relais 30 einen Umschaltkontakt
32. Beim Berühren der Kontakte 16 und I8 erregt sich das Relais 29, der Kontaift
31 wird in die Arbeitslage umgelegt und schließt dadurch den Stromkreis für eine
nun aufleuchtende Signallampe 33. Wenn dagegen der Kontakt I6 sich gegen den Kontakt
19 legt, dann erhält das Relais 30 Strom, und der Umschaltkontakt 32 wird in seine
Arbeitslage gebracht, wodurch eine andere Signallampe 34 aufleuchtet. Berührt der
Kontakt 16 weder den Kontakt 18 noch den Kontakt I9, dann bleiben die Umschaltkontakte
3I und 32 infolge Nichterregens der Relais 29 und 30 in ihrer Ruhelage, so daß der
Stromkreis für die Signallampe 35 geschlossen ist. Die drei Lampen 33 bis 35 sitzen
im Inneren des Gehäuses des Toleranzanzeigers, direkt hinter den Fenstern 36, 37
und 38. Das mittlere Fenster 38 kann beispielsweise aus weißgefärbtem Glas bestehen,
während das Fenster 36 eine grüne und das Fenster 37 eine rote Farbe haben kann.
Aus der Fig. I geht auch hervor, daß die den Glühlampen 33, 34 und 35 zugeordneten
Fenster 36, 37 und 38 in Öffnungen des Gehäusekörpers eingelassen sind, und zwar
in unmittelbarer Nähe der Skala der Meßuhr, damit die beiden Geräte gleichzeitig
beobachtet werden können.
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Beachtenswert ist auch, daß bei der beschriebenen Einrichtung der
Kontaktdruck des Kontaktes I6 auf die Kontakte I8 und 19 un; abhängig ist von der
Kraft der auf die Tasterachse 3 einwirkenden Feder. Wenn nämlich die Tasterachse
um einen bestimmten Betrag abgesenkt wird, dann berührt der Kontakt 16 den Kontakt
I8. Bei weiterem Senken des Tasters verläßt d!er Hebel 9 den Hebelarm I4, weil die
Kraft der Feder der Tasterachse größer ist als diejenige der Feder II. Wird dagegen
der Taster um einen bestimmten Betrag nach oben gestoßen, dann berühren sich die
Kontakte I6 und 19. Ein weiteres Verschieben in dieser Richtung bewirkt ein Abheben
des Hebels 12 vom Anschlag 8.
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Aus dem gleichen Grunde kann ein plötzliches Verschieben der Tasterachse
3 nach oben oder unten keine Beschädigung des Übertragungsmechanismus oder der Kontakte
hervorrufen. Die kinematische Kontaktverbindung zwischen den Teilen 8, 9 und 14
würde dadurch lediglich unterbrochen, ohne daß Stöße oder mechanische Beanspruchungen
auftreten könnten. Mit anderen Worten, der Taster kann in beiden Richtungen ohne
irgendwelche Möglichkeit einer Beschädigung
einen Weg zurücklegen,
der größer ist als der für das Schließen der Kontakte benötigte Weg.
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Zwecks Einstellung der Kontakte I8 und 19 verfährt man folgendermaßen:
Zuerst wird eine die genaue Höhe aufweisende Eichlehre zwischen die Bezugsfläche
39 und das Ende des Tasters 2 gesetzt. Daraufhin verdreht man die Skalenteilung
der Meßuhr gegenüber dem Zeiger 4, bis dieser Zeiger auf Null zeigt. Die Eichlehre
wird nun durch eine Lehre ersetzt, deren Höhe der eben noch zulässigen unteren Toieranzhöhe
entspricht. Der Taster 2 liegt nun um ganz wenig tiefer als vorher, und der Kontakt
I6 ist daher etwas gegen links verschoben worden gegenüber der zuletzt eingenommenen
Stellung.
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Der Schraubenkopf 24 wird nun so weit verdreht, -bis sich die Kontakte
I6 und I8 berühren, und damit das Aufleuchten der Lampe 33 verursacht. Der Kontakt
für die Anzeige des Toleranzminimums kann nun nach dieser Einstellung durch Verdrehung
des Griffes 28 und damit der Blockierung der Schraube 22 in seiner Lage festgestellt
werden. Die zweite Eichlehre wird nun durch eine Lehre ersetzt, deren Höhe der eben
noch zulässigen oberen Toleranzhöhe entspricht, wodurch der Taster in eine höhere
Lage verschoben wird. Der Kontakt 19 kann nun durch Verdrehen der Schraube 23 so
weit verstellt werden, bis er den Kontakt I6 berührt und so den Stromkreis für die
Lampe 34 herstellt Nach dem Blockieren der Schraube 23 mittels des Griffes 28a ist
die Meßeinrichtung betriebsbereit: Jeder kontrollierte Prüfling, dessen Höhe zwischen
den festgelegten Toleranzen liegt, verursacht daher ein Aufleuchten der Signallampe
35. Dagegen leuchtet die Lampe 33 auf, wenn die Höhe zu klein ist, und die Lampe
34 beim Überschreiten der oberen Toleranzgrenze.
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Die Meßuhr erlaubt das direkte Ablesen des Überschreitens bzw. Unterschreitens
des theoretischen Wertes. Um die Meßuhr für die ihr zugedachten, eigentlichen Zwecke
ohne Toleranz anzeige benutzen zu können, genügt es, sie vom Gehäusekörper zu lösen,
was keinerlei Schwierigkeiten bereitet, und daraufhin den Boden wieder zu befestigen,
um das mechanische Werk der Uhr vor Beschädigungen zu schützen.
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Selbstverständlich können die durch die Kontakteinrichtung gesteuerten
Relais auoh zum Steuern einer auf das Prüfstück einwirkenden Maschine benutzt werden.
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PATENTANSPRVCHE: I. Meßeinrichtung, bestehend aus einer Meßuhr und
einem elektrischen Toleranzanzeiger mit einer Kontakteinrichtung für die Steuerung
von Toleranzanzeigesignalen bzw. von diese Signale steuernden Relais, welche Kontakteinrichtung
den Toleranzen entsprechend einstellbare Endkontakte, einen zwischen diesen beweglich
angeordneten, einen Kontakt tragenden und durch eine Feder beaufschlagten Kontaktträger
und ferner ein die Bewegung vom Meßtasterstift auf den Kontaktträger weiterleitendes
Übertragungsglied enthält, das sich unter Wirkung einer an ihm angreifenden Feder
gegen den Meßtasterstift legt, derart, daß diese Berührung unterbrochen wird, wenn
sich der bewegliche Kontakt beim Überschreiten der einen Toleranzgrenze gegen den
einen Endkontakt legt, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsglied (g) und
der Kontaktträger (I5) unabhängig voneinander drehbar gelagert sind, während das
Übertragungsglied als zweiarmiger Hebel ausgebildet und unter Wirkung seiner Feder
(i i) bestrebt ist, den einen Arm gegen den beweglichen Kontaktträger und den anderen
Arm gegen einen Stift (8) od. dgl. des Meßtasterstiftes (3) zu legen und die Kraft
der auf das Übertragungsglied wirkenden Feder (ii) bedeutend größer ist als die
Kraft der Kontaktträgerfeder (I7), aber bedeutend kleiner als die Kraft einer den
Meßtasterstift gegen das Prüfobjekt anlegenden Feder, damit die Berührung zwischen
dem Übertragungsglied (9) und dem Kontaktträger (I5) beim Überschreiten der anderen
Toleranzgrenze unterbrochen wird.