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Mechanisches Meßgerät für Längenmessung Die Erfindung betrifft ein
mechanisches Meßgerät, vorzugsweise für Innenmessungen, bei dem ein aus vollem Material
oder aus einem Rohr gebildeter Maßstab seinerseits in einem Rohr teleskopartig verschiebbar
und in der zu messenden Länge stufenlos verriegelbar ist.
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Maßstäbe dieser Art sind bekannt, sie weisen jedoch alle hinsichtlich
ihrer Verriegelung Nachteile auf, die entweder ein leichtes und weiches Anpassen
des Meßstabes in die Meßstrecke verhindern oder zwar ein weiches Anpassen zulassen,
dafür aber sehr empfindlich gegenüber unbeabsichtigtem Verstellen sind. Diese Nachteile
können insbesondere bei schlecht zugänglichen Meßstrecken eine genaue Messung in
Frage stellen.
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Es sind andererseits von den Stativen her zahlreiche Lösungen für
die Verriegelung teleskopartig ineinandergleitender Rohre bekannt, jedoch sind diese
Lösungen zum Teil sehr kompliziert, außerdem ist ihre Übertragung auf ein Meßgerät
der oben aufgeführten Art zufolge der anders gestalteten Aufgabe nicht ohne weiteres
möglich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben aufgeführten Nachteile
zu beseitigen und ein Meßgerät zu schaffen, das einerseits ein leichtes und weiches
Anpassen in die zu messende Strecke ermöglicht, andererseits nach erfolgter Messung,
ohne daß der Bedienende irgendwie umgreifen muß, eine einfache und sichere Verriegelung
besitzt, die sicherstellt, daß sich das eingestellte Maß, auch wenn die Meßstrecke
sehr unzugänglich ist, nicht verstellt, das ferner auf einfache Weise eine Erweiterung
des Meßbereiches ermöglicht und sich im übrigen dadurch auszeichnet, daß es durch
auf einfachste Weise bearbeitbare Teile preiswert hergestellt werden kann und jederzeit
leicht und sofort nachjustierbar vielseitig anwendbar ist.
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Bei einem Meßgerät der eingangs aufgeführten Art geschieht dies erfindungsgemäß
dadurch, daß der Maßstab an seinem auch im ausgezogenen Zustand im Führungsrohr
verbleibende Ende eine sich ganz oder teilweise um seinen Umfang erstreckende exzenterförmige
Ausnehmung aufweist und in diese Ausnehmung eine in ihrer Längsrichtung gewölbte
Blattfeder, deren Länge etwa der axialen Abmessung entspricht, lose so eingelegt
wird, daß sie teilweise an der Innenwandung des Führungsrohres anliegt.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann das Meßgerät mit
zusätzlichen Feinanzeigen ausgestattet werden. Soll dabei ein Noniusschieber verwendet
werden, so ist dieser, um die durch dieErfindung erzielte Handlichkeit des Gerätes
voll auszunutzen,
auf dem Maßstab durch eine in eine Nut eingelegte Feder selbsthaltend
frei verschieb- und verdrehbar zu lagern und soll in seiner Meßlage am Führungsrohr
anliegen.
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Bei einer Feinanzeige mittels Meßuhr ist diese aus den gleichen Gründen
vorteilhafterweise so auszubilden, daß die Meßuhr achsparallel zum Meßstab gegenüber
diesem drehbar unter einer radial wirkenden federnden Spannung angeordnet ist und
daß der mit dem Meßuhrschaft verbundene Taster radial auf die Teilung des Maßstabes
zeigend diese normalerweise nicht berührt, jedoch von ihr einen solchen Abstand
hat, daß er in erster Funktion als Index für die Grobanzeige ganzer Maßeinheiten
auf der Teilung dient und in zweiter Funktion als Meßuhrtaste, indem er durch axiales
Verschieben entgegen der Federspannung in der Meßuhr sowie durch Überwinden der
ihn senkrecht von der Teilung abdrükkenden federnden Spannung in die nächstfolgende
Teilung des Maßstabes formschlüssig eingedrückt wird.
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Weiter Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen in
Verbindung mit den Ausführungsbeispielen, die and Hand der Zeichnungen beschrieben
sind. Es stellt dar F i g. 1 eine teilweise geschnittene Längsansicht mit aufgesetzter
Meßlupe und Feinanzeige mittels Nonius, F i g. 2 bis 7 Einzelheiten der stufenlosen
Verriegelungseinrichtung, F i g. 8 und 9 einen Noniusschieber teilweise im Schnitt,
F i g. 10 die Befestigungsmöglichkeit der Meßlupe, Fig. 11 eine teilweise geschnittene
Längsansicht mit Meßuhranzeige während des Messens, Fig. 11a Schnitt nach E-F, F
i g. 12 eine teilweise geschnittene Längsansicht mit Meßuhranzeige in Ruhelage,
Fig. 12a Schnitt nach G-H, Fig. 13 und 13 a vergrößerte Ansicht des Meßtasters für
die Meßuhr,
Fig. 14 Längsansicht eines Verlängerungsstückes zur
Meßbereichserweiterung.
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F i g. 15 bis 19 Einzelheiten des Meßvorganges bei einer Meßuhranzeige.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel F i g. 1 ist der mit einer Skalierung
4 versehene Maßstab 3 in dem Außenrohr 2 konzentrisch, dreh- und längsaxial verschiebbar
gelagert. Das Außenrohr 2 ist mit seinem die Skalierung 4 berührenden Rohrende eingezogen
und bildet dadurch ein Führungslager. In vorzugsweise zwei Ringnuten 5 an dem in
das Außenrohr 2 hineinragenden Ende des Maßstabes 3 sind weiterhin offene federnde
Führungsringe 6, 7 lose eingesprengt. Der Führungsring 7 sichert in Verbindung mit
dem durch den Einzug des außenrohres 2 konushülsenartig entstandenen Anschlag 8
gleichzeitig den Maßstab 3 gegen Ablösung von dem Außenrohr 2.
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Um durch gegenseitiges wahlweise links- oder rechtsseitiges Verdrehen
des Maßstabes 3 gegenüber dem Außenrohr 2 diesen gegenüber dem Rohr stufenlos zu
verriegeln, ist an dem im Rohr 2 gleitenden Ende des Maßstabes 3 eine Exzenternut
9 angebracht, in die eine auf verschiedene Art und Weise ausgebildete Blattfeder
10 lose so eingelegt ist, daß sie gegen die Innenwandung des Außenrohres 2 infolge
einer über ihren Längsverlauf geeigneten Durchwölbung und Federwirkung teilweise
anliegt.
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Es kann auch ein zwischen dieser Blaftfeder 10 und der Exzenternut
9 eingelegtes nicht federndes prismatisches Widerlager 11 als in seinen Bestandteilen
ein- oder mehrteiliges Klemmelement vorgesehen sein.
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Durch das Auflaufen des exzenterförmigen Teiles 12 beim gegenseitigen
Verdrehen des Maßstabes 3 gegenüber dem Außenrohr 2 wird die Blattfeder 10 und,
soweit vorhanden, auch das nicht federnde Widerlager 11 unter der Auswirkung eines
stufenlos geschmeidigen Verriegelungsvorganges gegen die Innenwandung des Außenrohres
2 angepreßt und unter darauffolgendem Rückverdrehen in Gegenrich tung wieder frei,
d. h., die ursprünglich eingeleitete Verriegelung wird sonach wieder aufgehoben.
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Sofern entsprechend F i g. 5 die Blattfeder 10 gegenüber dem exzenterförmigen
Teil 12 in geeigneten Dimensionen, insbesondere bezüglich der Dicke des Federmaterials,
abgestimmt ist, wird beim Verriegelungsvorgang die Blattfeder 10 über ihre ganze
Länge vorübergehend gerade gedrückt und zusätzlich über ihren ganzen Längenabschnitt
auch in betrachteter Querschnittzone vorübergehend auch noch durchgewölbt.
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In diesem Fall erübrigt sich zur Aufhebung des Verriegelungsvorganges
die vorerwähnte Rückverdrehung des Maßstabes 3 gegenüber dem Außenrohr 2.
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Hieraus ergibt sich die Folgerung, daß unter wahlweise links- oder
rechtsseitigem Gegenverdrehen, dagegen aber auch unter einer in stets beibehaltener
gleicher Verdrehungsrichtung und ohne jegliche Richtungsänderung des dadurch gegen
das Außenrohr 2 verdrehbaren Maßstabes 3, also sozusagen in Kettenfolge fortlaufend
wahlweise Ver- und Entriegelungsvorgänge stattfinden.
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Zu einer in diesem Fall sicheren Führung der Blattfeder 10 wird die
Exzenternut 9 zu einer soli chen den ganzen Umfang des Maßstabes 3 umgebenden Exzenternut
9' ausgebildet.
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Das Außenrohr 2 und der Maßstab 3 schließen an ihren äußeren Enden
mit je einem auf diese aufgepreßt oder eingeschraubten, nach Form und Zweck verschiedenartig
gestalteten Meßfühler 13 und 14 oder Schraubenmuttern 16, 16' zur Aufnahme von einschraub-
und auswechselbaren Meßfühlern 15 bzw. der der Erweiterung des Meßbereiches dienenden
Meßfühler 38 und 40 ab.
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Die mit Gewinden versehenen Meßfühler 13' und 14' sowie Schraubenmuttern
16 dienen der zentralen Justierung des Gerätes gegenüber den allen Abnützungen unterliegenden
Teilen und sind in ihrer Einstellage mittels der Gegenmutter 17 sicherbar.
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Auf dem Maßstab 3 ist ein mit einer in einer Nut 18 eingelegten Feder
19 selbsthaltender längsaxial-und drehbeweglicher NoniusschieberaO derart gelagert,
daß dieser zum Zweck des Meßvorganges stirnseitig gegen das innere eingezogene Ende
des Außenrohres 2 angelegt und mit der Skalierung4' an die auf dem Maßstab 3 angeordnete
Skalierung 4 zur Ablesung von Maßbruchteilen leicht angestellt werden kann.
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Der Noniusschieber 20 kann außer seiner im vorliegenden Fall der
Ermittlung von Maßteilen dienenden Skalierung 4', zusätzlich noch mit einer Skalierung
4" für die Feinstablesung von Maßteilen, gleichfalls auch mit einer Noniusteilung
von verschiedenen Maß systemen versehen sein, wobei zum Zweck rascherer Auswertung
die Skalierung 4' gegenüber einer solchen 4" der Vorermittlung zur darauffolgenden
Feinstablesung dient.
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Eine an sich bekannte Optik 21 wird als Ableselupe von einem zum
Zweck ihrer Selbstzentrierung zu gegeneinander parallel verlaufenden Prismen 22
ausgebildeten Magnetgestell 23 gehalten.
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Als zweiter Anschlag gegenüber dem Maßstab 3 ist ersatz- oder unterstützungsweise
der gleichzeitig auch als Anschlag dienen könnenden Meßfühler 13 und 14 oder Schraubenmuttern
16' am äußeren Ende des Außenrohres 2, eine in das Außenrohr 2 eingedrückte, einen
Anschlag bildende Ringwulst 24 oder ein dieser vorgelagerter, die gleiche Funktionsaufgabe
erfüllender oder in einer Nut plazierter lösbar eingesprengter Federring vorgesehen.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist zur raschen
und insbesondere genauesten Ermittlung der sich aus den jeweiligen Meßstellungen
des Maßstabes 3 ergebenden Maßbruchteile, die innerhalb der Skalierung 4 jedoch
nicht mehr angezeigt werden können, zum Zweck deren Ablesung an Stelle des Noniusschiebers
20 eine an sich bekannte Meßuhr 25 vorgesehen. Ein mit ihrer Achse 26 und der Taste
27 in Verbindung stehender Taster 28 ist so angeordnet und funktioniert in der Weise,
daß er unmittelbar und direkt in die Gravierung der Skalierung 4 oder in ein andersartiges,
dieMeßabgrenzung kennzeichnendes teilstrich-, gleichfalls auch in ein lochreihen-,
gewinde-, ringnuten- oder zahnstangenartiges, der Teilung des angewendeten Maß systems
gleichkommendes, dem Maßstab 3 bestandseigenes oder in ein ähnlichartiges Element
oder Teilungssystem funktionssicher eingreift. Der auf diese Weise zustande kommende
Meßausschlag wird, wie in der späteren Erklärung des Meßvorganges noch ausgeführt
wird, über Direkt- oder Differenzmessung abgegriffene Bruchteile von Maßeinheiten
eines Maßsystems auf der Meßuhr genau, sofort und jeweils direkt ablesbar anzeigt.
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Zum Ausführungsbeispiel des Meßgerätes mit einer Meßuhr 25 sind aus
dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel außer dem Noniusschieber 20 und der Leselupe
21/22/23 alle mit dem Maßstab 3 und dem Außenrohr 2 zusammenhängenden Bestandteile
über nommen.
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Das den Maßstab 3 führende Außenrohr 2 ist innerhalb dem auf diesem
festsitzenden Handgriff 29 mit einem Lagerbund 30 unlösbar fest verbunden.
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Um das Außenrohr 2 ist ein Pendelrohr 1 angeordnet, welches gegenüber
dem Außenrohr 2 zum Zweck seiner in betrachtetem Abschnitt y-y vornehmlich radialen
- und bezüglich des Lagerbundes 39 längsaxial spurähnlichen Lagerung an seinem innenliegenden
Ende, sowie zu anderem Zweck auch an seinem gegenüberliegend äußeren Ende unterschiedlich
eingezogen und der letztgemeinte Einzug 1', gemäß Stirnansicht der SchnitteE-F und
G-H, stirnseits mit einem Langloch 31 versehen ist, dessen Ausnehmung mit seinen
in den Abschnitt x-x verlagerten beiden Berührungspunkten gegenüber dem Maßstab
3 schwenkbeweglich geführt ist.
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Die auf dem Pendelrohr 1 festsitzende Halterung 32 dient im wesentlichen
zur Aufnahme der Meßuhr 25, die unter der gleichzeitig dem Justiervorgang dienenden
Feststellschraube 33 in achsparalleler Halterung gegenüber der Achse des Pendelrohres
1 mit diesem fest verbunden ist.
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Unter dem Einfluß einer Druckfeder 34, geführt in einer die Halterung
32 und das Pendelrohrl durchbrechenden, in zentripedaler Richtung zur Achse des
Maßstabes 3 verlaufenden Bohrung, wird eine Arretierkugel 35 gegen die in das Außenrohr
2 eingearbeitete Rille 35 gedrückt. Infolge der dadurch wirksam werdenden Kräftekomponente
wird das Pendelrohr 1 im Lagerbund 30 spielfrei verschwenkt, wodurch gleichzeitig
der Taster 28 mit allen damit in Verbindung stehenden, um die Achse des Maßstabes
3 und des Außenrohres 2 dreh- und schwenkbeweglichen Aufbauteilen gegenüber dem
Maßstab 3 von diesem und dessen Skalierung 4 schwenkbeweglich abhebt.
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Im übrigen wird durch die von der Druckfeder 34 über die Arretierungskugel
36 und die Rille 35 über das Außenrohr 2 ausgeübte Reibung das gesamte aus den Hauptteilen,
dem Pendelrohr 1, Halterung 32, Meßuhr 25, Taste 27 und Taster 28 dreh- und schwenkbewegliche
System gegenüber selbständiger Eigenverdrehung gehemmt.
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Durch eine Abstimmung der Druckfeder34 auf ihre bei Zusammenschaltung
des Tasters 28 mit der Skalierung 4 sich ergebenden minimalen Längenbegrenzung oder
durch Einlage eines nicht gezeichneten in der Arretierungsfeder 34 lose plazierten
Sperrbolzens, dessen Länge an Stelle und gleich einer minimalen Längenbegrenzung
der Druckfeder 34 sein müßte, wird einer unerwünschten Zerlegung des Meßgerätes
-vorgebeugt.
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Das Meßgerät ist entsprechend seinen sowohl mit einem Noniusschieber
20 als auch mit einer Meßuhr 25 ausgestatteten zweifachen Ausführungsformen im Hinblick
auf dessen Meßbereich durch einseitiges, beider- oder wechselseitig wahlweises Auswechseln
anschraubbarer Meßfühler 14', 15, 37/38, 39/40 auf eine sehr präzise, rasche und
billige Weise ganz enorm und lückenlos erweiterbar.
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Entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel des mit einer Meßuhr
25 versehenen Meßgerätes ist
gemäß einer Konstruküonsvariante in nicht gezeichneter
Darstellung, an Stelle des Pendelrohres 1, ein ähnliches Rohr mit allen damit in
Verbindung stehenden erläuterten Aufbauteilen gegenüber dem Außenrohr 2 in fixierter
oder auf einstellbare Weise mehr oder minder stark hemmend drehbar, doch nicht schwenkbeweglich
geartet.
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In diesem Fall ist zum Zweck des Einrastens des Tasters 28 in die
Skalierung 4 ein in radialer Richtung zur Achse des Maßstabes 3 geeignetes federndes
Zwischenelement vorgesehen, wozu auch die Taste 27 dazu ausgebildet ist.
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Im Weg zentraler Justierung aller verschleißbaren Teile des nach
den Ausführungsbeispielen mit einer Meßuhr 25 ausgestatteten Meßgerätes wird die
Meßuhr 25 in der diese in der Hafterung 32 festhaltenden Bohrung mit dem gegenüber
der Meßuhr 25 in Verbindung stehenden Taster 28 lediglich längsaxial ihrer Lagerung
verschiebbar eingestellt und ihre Einstelllage mittels der Feststellschraube 33
gesichert.
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Die Messung bei einer Nonlusablesung wird wie folgt durchgeführt:
In seiner Verwendung als Innenmeßgerät wird der Maßstab 3 in Verlängerung des Außenrohres
2 aus diesem ausgezogen und in eine mit beiden Enden des Gerätes gegenüberliegend
sich beiderseits gegen den zu messenden Gegenstand abstützenden Lage gebracht und
in dieser durch Verdrehen des Maßstabes 3 gegen das Außenrohr 2, infolge dadurch
sodann stufenlos wirksam werdender Verriegelungseinrichtung festgestellt.
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Sodann wird der Noniusschieber 20 in Anschlagstellung gegen das Außenrohr
2 verschoben und als zusätzlich drehbar, mit der Skalierung 4' gegen die Skalierung
4 des Maßstabes 3 in Ableseposition angestellt.
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Die Ablesung des Meßwertes erfolgt gleichbedeutend der einer bekannten
Schieblehre.
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Eine jederzeit äußerst leicht durchführbare, vorteilhaft, absolut
zentral beherrschbare Justierung und Nachjustierung des Gerätes (mit Noniusschieber)
gegenüber allen einem Verschleiß unterliegenden Teile erfolgt lediglich durch Veränderung
der z. B. mittels einer Gegenmutter 17 sicherbaren bzw. verschraubbaren Meßfühler
13', 14' und Schraubmuttern 16.
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Bei dem Ausführungsbeispiel mit Meßuhr wird das Gerät gegenüber dem
zu messenden Gegenstand stets an dem Handgriff 29 gehalten und zunächst gleichfalls
gehandhabt wie vorbeschrieben.
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Durch Verdrehen der Halterung 32 wird der Taster 28 der Skalierung
4 deckungsähnlich zugewendet.
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Gegenüber der Skalierung 4 wird der Taster 28 als Nullindex betrachtet
und bis bzw. vor diesem die von den Skalierrissen begrenzten, nur vollen Meßwerte
an der Skalierung 4 abgelesen.
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Sodann wird in Reihenfolge a, b der aus F i g. 12 erkennbaren Pfeilrichtung
die Taste27 zunächst in radialer Richtung gegen die Skalierung 4 angedrückt, damit
nach weiterem Drücken der Taste 27 in zusätzlicher Richtung gegen die Meßuhr 25,
entsprechend der sich aus beiden Richtungen und in diese ausgeübten Kräfteeinfluß
ergebenden resultierenden I(räfteverlagerung R, der Taster 28 in den der Meßuhr
25 zugewendet nächstliegenden Riß der Skalierung 4 (s. F i g. 13) selbstarretierend
einrastet.
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Dadurch entsteht an der Meßuhr 25 ein Meßausschlag, welcher an sich
nicht dem dem vorher in ganzen Maßeinheiten abgelesenen Meßwert hinzuzurechnenden
Bruchteil,
sondern einem zwischen diesem und gegenüber einer ganzen Maßeinheit differierenden
(neutralen) Ergänzungswert entspricht.
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Es handelt sich also zunächst um eine innerhalb kleinster Maßeinheit
von z. B. 1 mm zustande kommende Differenzmessung.
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Gemäß Fig. 15 bis 19 entspricht im Weg einer solchen Differenzmessung,
also jeweils stets innerhalb einer Maßeinheit von z. B. 1 mm, die von dem Taster
28 zurückgelegte Bewegungsstrecke V gleich dem an der Meßuhr angezeigten sogenannten
Ergänzungswert V'.
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Der effektive Meßwert M, angesehen als Bruchteile einer Maßeinheit
von z. B. 1 mm, welcher dem vorbestimmten bis zu dem noch nicht bewegten Taster
28 als betrachteten Nullindex zunächst noch an der Skalierung 4 ablesbar gewesenen
Meßwert ganzer Maßeinheiten hinzuzurechnen ist, ist nunmehr an der Meßuhr in direkter
Ablesung mit gleichem Wert M', und zwar in Richtung A, entgegen der von dem Uhrzeiger
beschriebenen Laufrichtung Z, ablesbar.
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Wenn für die Teilung der Skalierung 4 gleich t gesetzt wird, so errechnet
sich der den vorbestimmten ganzen Maßeinheiten hinzuzurechnende Bruchteil M einer
z. B. 1 mm großen Maßeinheit, wie folgt: M=t-V, und analog der Anzeige an der Meßuhr
wird M' = t' - V'.
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Graphisch wird dies nach F i g. 15 bis 19 und aus paralleler Betrachtung
verschiedener Meßsituationen und Stellungen des Tasters 28 und den den jeweiligen
Anzeigen der Meßuhr entsprechenden Positionen I und II ersichtlich.
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Es liegt dabei zugrunde, daß der Taster 28 in seinen durchlaufenden
Nullstellungen, als Ausgangsstellungen, zugleich als Nullindex angesehen, durch
die Anschlagbegrenzung innerhalb der Meßuhr 25 sich daher nie in Richtung S fortbewegen
kann und seitens der Meßuhr 25 im Anzeigebereich auch der Nullstellung entspricht.
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Hieraus ergibt sich, daß die Meßposition I in F i g. 15 im Vergleichsfall
gegenüber der Meßposition I in F i g. 16 zweideutig erscheint, da in beiden Fällen
die Meßuhr in beiden Anzeigestellungen 1 Nullwerte anzeigt.
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Da in beiden Meßpositionen, Fig. 15, Pos. I, und F i g. 16, Pos.
1, Grenzfälle vorliegen, deren zweideutige Meßergebnisse von der Meßuhr jeweils
mit »Null« angezeigt werden und deshalb auf eine Mißweisung zu schließen ist, so
wird jeweils eine Kontrollmessung erforderlich.
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Zur Durchführung jeder Kontrollmessung wird der Taster 28 in Richtung
gegen die Meßuhr 25 in den nächstliegenden Riß der Skalierung 4 eingesetzt.
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Nachdem t= t' entspricht, ergibt die Kontrollmessung nach F i g.
15, Pos. II, an der Meßuhr gleiche Werte, in diesem Fall also zweimal Nullwert Sonach
war also die ursprüngliche Anzeige richtig.
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Die Kontrollmessung nach Fig. 16, Pos. II, weist den von der ursprünglichen
Messung abweichenden richtigen Wert M' aus, da von der Meßuhr 25 zweideutig auslegbare
Meßausschläge nur in Nullstellung, also bei Anzeige ganzer Maßeinheiten zu vermuten
sind.
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Die vorliegende Beweisführung läßt für die Meßbeispiele nach F i
g. 17, Pos. I und II, F i g. 18, Pos. 1
und II, nur eindeutig richtige Meßergebnisse
erkennen.
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Sofern diesen Meßergebnissen gegenüber auf vorbeschriebene Weise
Kontrollmessungen durchgeführt würden, die jedoch nicht erforderlich wären, ergäben
sich jeweils die gleichen Meßwerte M'.