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Meßgerät mit einer federnden Tastkufe und einem durch Federn belasteten
Zeigerbalken mit optischer Anzeige Die Erfindung bezieht sich auf ein Längenmeßgerät,
beruhend auf der geradlinigen Verschiebung einer Tastkufe und dem Anzeigen der Messung
durch eine Lichtmarke.
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Zweck der Erfindung ist es, das Gerät so auszubilden, daß es bei
hoher Meßgenauigkeit und geringer Temperaturabhängigkeit trotzdem billig herstellbar
ist und die Anzeige leicht und übersichtlich ablesbar ist.
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Es sind Längenmeßgeräte bekannt, bei denen durch die geradlinige
Verschiebung einer Tastkufe nach entsprechender Übersetzung die Anzeige erfolgt.
Die bekannten Meßgeräte müssen sehr genau gearbeitet sein, sind erschütterungsempfindlich
und teuer herstellbar.
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Es sind auch Längenmeßgeräte bekannt, bei denen der Taster federgefesselt
und die Ubertragungsteile einseitig federnd so beaufschlagt sind, daß eine kraftschlüssige
Verbindung zwischen Taster und Meßwerk hergestellt wird. Der Nachteil dieser Anordnung
ist es, daß bei diesen bekannten Anordnungen die Lager sehr genau gearbeitet sein
müssen und schon geringfügige Unterschiede bei einer Bewegung des anzeigenden Spiegels
eine Verfälschung des Meßergebnisses bewirken. So ist es nachteilig, daß mehrere
Spiegel vorhanden sind und die bekannten Geräte sehr erschütterungsempfindlich sind.
Man kann bei den bekannten Geräten auch nicht leicht den Meßbereich ändern bzw.
Differenzmessung durchführen.
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Die Abweichung vom Soll-Wert kann nur festgestellt werden, so daß
diese Geräte keine Toleranz-Meßgeräte sind. Die bekannten Geräte sind nur für die
Absolut-Messung ausgebildet.
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Auch die Verwendung an sich bekannter Federgelenke im Meßgerätebau
gestattet es nicht, Meßgeräte so auszubilden, daß sie sowohl für Toleranz-Messungen
als auch für Absolut-Messungen geeignet sind und trotzdem leicht und billig hergestellt
werden können, bei einer großen Genauigkeit und leichten Ablesbarkeit.
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Die Lösung der Aufgabe nach der Erfindung besteht darin, daß erstens
die Tastkufe durch zwei mit dem Gehäuse verbundene Blattfedern federgefesselt ist,
zweitens der Zeigerbalken durch eine senkrecht zum Zeigerbalken abgewinkelte Blattfeder
mit dem Gehäuse verbunden ist und drittens die Verbindung zwischen Tastkufe und
Zeigerbalken durch einen an der Tastkufe starr befestigten Übertragungshebel erfolgt,
der als Unterlage für den Übertragungskörper dient.
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Durch diese Ausführung bzw. durch die Kombination an sich bekannter
Mittel wird der Erfindungszweck erreicht.
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Im Gegensatz zu allen bisher bekannten Meßgeräten wird bei diesem
Meßgerät bewußt auf Lager verzichtet. Der Zeigerbalken besitzt kein Lager, sondern
ist nur an seinem Ende durch die rechtwinklig abgebogene Blattfeder befestigt. Auch
die Tastkufe überträgt nicht über Lager die Meßbewegung, sondem über den Übertragungskörper.
Die Null- bzw.
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Ruhelage der Tastkufe wird durch Federn erzwungen, wobei im Ausführungsbeispiel
Blattfedern vorhanden sind. Wesentlich ist, daß immer als Bezugspunkt das Gehäuse
vorhanden ist, d. h. sowohl die Federn im Gehäuse befestigt sind als auch die Blattfedern.
Diese Federbefestigung ist mit wesentlichem Abstand vom Handgriff vorgesehen, damit
vom Handgriff keine Handwärme übertragen wird. Vollkommen neu und fortschrittlich
ist es auch, daß die Verbindung zwischen Tastkufe und Zeigerbalken über einen Üb
ertragungskörper erfolgt. Bei der Verschiebung dieses Übertragungskörpers wird gleichzeitig
das Übersetzungsverhältnis geändert, wobei diese Verschiebung zwangläufig zur Anzeige
kommt. Nachdem in so einfacher Weise der Meßbereich sich ändern läßt, genügt es,
wenn nur kleine Ausschläge des Zeigerbalkens vorgesehen werden. Das Gehäuse ist
demnach klein, da man es in der Hand hat, durch Wahl des Ubersetzungsverhältnisses
die Meßbewegung so zu übertragen, daß ein Anschlag des am Zeigerbalken starr befestigten
Nonius vermieden wird. Zusammen mit diesem Merkmal und darüber hinaus mit der guten
optischen Anzeige und Ablesbarkeit, ergibt sich ein billig und leicht herstellbares
Meßgerät von großer Genauigkeit.
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Weitere Möglichkeiten bestehen darin, daß der längs des Zeigerbalkens
verschiebbare Übertragungskörper
einseitig federnd befestigt ist.
Der Übertragungskörper kann eine Kugel sein, die vom federgefesselten Übertragungshebel
an den einseitig federnd befestigten Zeigerbalken gedrückt wird. Durch die Bewegung
eines Zeigers wird die Kugel von einem Hebel, je nach dem eingestellten Skalenwert
des Zeigers, hin und her verschoben. Damit wird das Übersetzungsverhältnis geändert.
Derartige Ausführungen erfordern keine große Genauigkeit bei der Herstellung, vermeiden
aber jedes tote Spiel und sind in der Anordnung bei einem Meßgerät sehr zweckmäßig.
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Für die Ablesung ist es wesentlich, daß ein feststehender und ein
dahinter von der Meßkraft bewegter Nonius vorhanden ist, wobei in den undurchi;ichtigen
Noniusflächen die Teilstriche durchleuchtend ausgebildet sind.
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Zur Ausgestaltung dient es, daß mit dem Gehäuse ein Nonius mit lichtdurchlässigen
Noniusschlitzen verbunden ist und dahinter vom Zeigerbalken ein bewegter Nonius
vorhanden ist, wobei eine Lichtquelle hinter dem bewegten Nonius eine Ablesung ermöglicht,
wenn die Schlitze in den Noniusflächen den Durchtritt des Lichtes gestatten.
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Bei der Ablesung ergibt sich dann, daß entweder, wenn Soll- und Ist-Wert
übereinstimmen, ein Lichtschlitz sich abbildet oder aber eine diffuse Lichtwirkung
auftritt und man darin die Abweichung des Ist-Wertes vom Soll-Wert erkennt.
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Eine derartige Lichtwirkung wird dadurch erreicht, daß die durchleuchteten
Teilstriche als Schlitze ausgebildet sind, wobei die Schlittze der innen bewegten
Noniusflächen beidseitig von einem radialen Mittelschlitz aus nach der Lichtquelle
hin geneigt sind, während die Schlitze der äußeren festen Noniusflächen beidseitig
von einem Radialschlitz aus eine entgegengesetzte Neigung aufweisen.
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Um die Toleranzfelder klar erkennen zu können, ist eine weitere Ausführung
dadurch gekennzeichnet, daß je drei nebeneinanderliegende radiale Schlitze zur Anzeige
des Toleranzfeldes aufliegende, farbige Linsen besitzen.
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Bei dieser Ausführung wird schon bei sehr geringen Auslenkungen durch
Wirkung des Lichtes eine Beleuchtung der Toleranzfelder erreicht.
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Weitere Möglichkeiten bestehen darin, daß man Fotozellen für weitere
Schaltungen benutzt oder auch andere Übertragungskörper, die längs des Zeigerbalkens
verschiebbar sind, um die Änderung des Übersetzungsverhältnisses zu erreichen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Dabei gehen aus der Zeichnung und der Beschreibung hierfür weitere Einzelheiten
hervor.
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Fig. 1 zeigt das Meßgerät in teilweisem Schnitt; Fig. 2 zeigt eine
Lichtmarkierung entsprechend der Fig. 1; Fig. 3 zeigt eine Ausführung mit radial
verlaufenden Schlitzen.
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In der Fig. 1 ist mit dem Handgriff 1 das Gehäuse 2 des Meßgerätes
fest verbunden. Das Gehäuse besitzt iiber dem Handgriff eine Noniusfläche 3, die
feststehend ist. Dieser Noniusfläche 3 steht eine Noniusfläche 4, die beweglich
ist, gegenüber. Die Noniusfläche 4 ist fest am Zeigerbalken 5 angebracht. Dieser
Zeigerbalken ist durch eine abgewinkelte Blattfeder 7 mit dem Gehäuse 2 fest verbunden.
Die Bewegung des Zeigerbalkens 5 erfolgt über einen tZbertragungs-
körper 8, der
im Ausführungsbeispiel eine Kugel ist. die im Käfig 9 in Pfeilrichtung 10 je nach
der Bewegung des Zeigers 11 hin und her bewegt werden kann. Der Zeiger 11 zeigt
auf einer Skala 12 die eingestellte Empfindlichkeit an, denn die Meßgenauigkeit
bzw. das Übertragungsverhältnis wird um so größer, je mehr sich der Übertragungskörper
8 dem Drehpunkt des Zeigerbalkens 5 in der Nähe der Blattfeder 7 nähert. Die Meßkraft
wird dann vom Ubertragungshebel 13 auf den Übertragungskörper 8 gebracht, wobei
letzten Endes durch Bewegung der bejeglichen Meßkufen 14 die Anzeige erfolgt, wenn
das Werkstück 15 den Abstand zwischen der beweglichen Meßkufe 14 und der einstellbaren
Meßkufe 16 verändert. Die Meßkufe 16 ist z. B. durch Drehen der Mutterl7 in ihrem
Abstand von der Meßkufe 14 einstellbar, d. h., das Längenmeßgerät kann so auf einen
Soll-Wert eingestellt werden, um dann Abweichungen verschiedener Werkstücke, die
den Soll-Wert besitzen sollen, anzuzeigen. Die Beleuchtung 6 dient dann für die
genaue Ablesung.
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In der Fig. 2 ist die Stellung gezeigt, die die Fig. 1 angibt, wenn
die radialen Schlitze 18, 19 im festen und beweglichen Nonius sich decken. Jetzt
wird der Lichtschlitz 20 sichtbar. Jede noch so kleine Abweichung läßt diesen Schlitz
20 verschwinden. Es ist dann nur noch eine diffuse Lichtwirkung erkennbar, die sich
in mehr oder weniger hellen Lichtbändern. je nach der Abweichung, oben oder unten
vom Lichtschlitz 20 erkennbar macht. Die Lichtspalte bzw. die zur Beleuchtungsquelle
hin- oder weggeneigten Noniusschlitze 22, 23 sind um die halbe Spaltbreite gegeneinander
abgewinkelt, was in der Zeichnung übertrieben dargestellt ist. Die Noniusschlitze
bzw. Lichtspalte beider Noniusflächen liegen zwar parallel übereinander, jedoch
werden auf der festen Noniusfläche 3 in zwei oder mehreren Sektoren die Lichtspalte
abgedeckt, während über den frei bleibenden Lichtspalten Linsen angeordnet werden.
Damit wird selbst bei minimalsten Abweichungen der beweglichen Noniusfläche 4 eine
maximale Ablesegenauigkeit erreicht. Die frei bleibenden Lichtspalte 24, 25, 26
sind in der Fig. 3 dargestellt. Sie werden von Linsen 27, 28 und 29 abgedeckt. Die
Linsen können z. B. grün, gelb und rot gefärbt sein. Es zeigt z. B. Grünlicht das
absolut verlangte Sollmaß, Gelblicht die zulässige Toleranz und Rotlicht die unzulässige
Abweichung.
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Die Toleranzeinstellung erfolgt bei dem Ausführungsbeispiel folgendermaßen:
Auf der Skala 12 wird mit dem Zeiger 11 die gewünschte Toleranz eingestellt. Der
Zeiger 11 verschiebt über den Gelenkhebel 30 und Käfig9 den Übertragungskörper 8.
Dadurch wird das Übersetzungsverhältnis des Zeigerbalkens 5 verändert. Auf diese
Weise können mit dem Gerät z. B. alle Toleranzen zwischen t/X0o und 1/iooo mm stufenlos
eingestellt werden. Es ist möglich, die Meßkufe 14 statt in den Blattfedern 31,
32 auch in anderen federnden Elementen zu lagern.
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Als Anwendungsgebiet der Erfindung sind alle Möglichkeiten zu bezeichnen,
bei denen man mit einem einfach und robust aufgebauten Gerät mit geringen Herstellungskosten
eine praktisch unbegrenzte Meßgenauigkeit erzielen will.