Dr. Ejnar Rolf Michelsen, Embrach (Zürich), ist als Erfinder genannt worden Die Erfindung betrifft ein mit einem Fühlstift versehenes Gerät zum Messen kleiner Längenunter schiede. Bei den üblichen Geräten dieser Art wirkt der Fühlstift über eine Zahnstange und Zahnräder auf eine Welle, auf welcher ein Zeiger angebracht ist. Dieser Zeiger zeigt auf einer kreisbogenförmigen Skala den mit dem Fühlstift abgetasteten Längen unterschied an, oder registriert das Messergebnis auf einem Registrierpapier. Diese Geräte weisen mehrere Nachteile auf.
Die meist mit Evolventenverzahnung versehenen Zahnräder bewirken eine ungleichmässige Übertragung der Fühlstiftbewegung auf den Zeiger, wobei die Ungleichmässigkeit und damit die Abwei chung von der Proportionalität zwischen Fühlstift- verschiebung und Anzeige um so grösser ist, je klei ner die Zahl der Zähne ist. Um eine genügende Ver grösserung zu erzielen, müssen aber praktisch Zahn räder mit nur wenigen Zähnen verwendet werden. Im Falle dass mehrere Zahnradpaare verwendet wer den, können sich die Fehler summieren, ganz abge sehen von eventuell auftretendem Spiel.
Es kommt hinzu, dass die Messung auf einer kreisbogenförmigen Messlinie erfolgt, die durch eine Anzeigeskala oder durch eine Kreisbogenkoordinate auf einem Regi- strierpapier dargestellt ist. Zur genauen Auswertung eines Registrierstreifens mit Kreisbogenkoordinaten ist aber oft eine zeitraubende Umzeichnung der Re- gistrierkurve erforderlich.
Beim Gerät nach der Erfindung sind diese Nach teile vermieden. Dasselbe zeichnet sich aus durch einen Hebel mit einer harten, polierten Fläche, auf welche das innere Ende des Fühlstiftes einwirkt und dadurch bei der Messung den Hebel entsprechend der Verschiebung des Fühlstiftes verschwenkt, durch einen um die Schwenkachse des Hebels schwenk baren Zeiger, der länger ist als der Hebel und mit demselben einen unveränderlichen Winkel einschliesst und dem eine gerade Messlinie zugeordnet ist, welche in Richtung der Hebelschwenkachse gesehen mit der Achse des Fühlstiftes den gleichen Winkel einschliesst wie der Hebel und der Zeiger.
In der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch das Messgerät längs der Linie I-I von Fig. 2, Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II von Fig. 1, Fig. 3 eine Einzelheit in der Draufsicht.
Das dargestellte Gerät weist einen Fühlstift 1 auf, mit welchem in bekannter Weise direkt oder indirekt über ein Hebelsystem ein Körper abgetastet werden kann, um Längenunterschiede zu messen. Das innere, zugespitzte Ende 2 des Fühlstiftes wirkt auf einen kurzen Hebel 3 ein, und zwar auf eine harte, polierte Fläche 4 dieses Hebels. Unter hart wird hierbei eine Brinellhärte von über 500 kg/mm2 verstanden. Der Hebel 3 oder mindestens ein diese Fläche 4 aufweisender Einsatzteil besteht vorzugs weise aus Hartmetall oder aus einem harten Mineral, wie Achat oder dergleichen. Der Hebel 3 ist mit seiner Schwenkachse 5 fest verbunden.
Mit dieser Achse 5 ist ferner auch der Zeiger 6 fest verbunden, und zwar so, dass der Hebel 3 und der Zeiger 6 in der Richtung der Schwenkachse 5 gesehen, also in der Zeichenebene der Fig.2 einen Winkel von 90 miteinander einschliessen.
Die Spitze 7 des Zeigers 6 spielt über einer ihm zugeordneten geradlinigen Anzeigeskala 8, welche mit der Achse des Fühlstiftes 1 in der Richtung der Schwenkachse 5 gesehen ebenfalls einen Winkel von 90 bildet.
Wenn der Fühlstift 1 sich aus der dargestell ten Lage nach oben bewegt, so kommt seine Spitze 2 von A nach A', während die Spitze 7 des Zeigers 6 von B nach B' wandert. Die Dreiecke O A A' und
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O B B' sind ähnlich, so dass die Beziehung gilt.
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ist bei gegebener Einstellung des Gerätes eine Konstante, die das Übersetzungsverhältnis dar stellt. Die Verschiebung des Fühlstiftes wird somit ohne jeglichen, durch ein Zahnradgetriebe oder der gleichen verursachten Fehler unmittelbar unter Wah rung strenger Proportionalität auf der geraden An zeigeskala 8 abgebildet.
An die Stelle der Skala 8 würde im Falle eines Registriergerätes eine orthogonale Koordinate des Registrierstreifens treten, der sich, in Fig. 2 gesehen, in der Längsrichtung des Zeigers 6 bewegen würde. Die einzelnen Messwerte könnten mit Hilfe einer an sich bekannten Fallbügelvorrichtung auf dem Re gistrierstreifen markiert werden.
Zur Erreichung der proportionalen Übersetzung ist es nicht nötig, dass der Winkel A O B ein rech ter Winkel ist, wenn nur der Winkel zwischen der Skala 8 und der Längsachse des Fühlstiftes 1 dem Winkel A O B gleich ist, immer in der Richtung der Schwenkachse 5 des Zeigers gesehen. Die grosse Härte der Fläche 4 ist nötig, damit durch Deforma tion dieser Fläche keine Fehler entstehen.
Die konstruktive Ausbildung des Gerätes ist in der Zeichnung nur ganz schematisch gezeigt. In ein dosenförmiges Gehäuse 9 ragt ein Halter 10, dessen vier Schenkel 10' mit dem Boden 11 und dem Deckel 12 des Gehäuses 9 zwei Führungen 13 bildet, in welchem die zwei Schenkel 14 eines U-förmigen Supportes 15 gleiten (siehe auch Fig. 3), der durch ein Kugelgelenk 16 mit dem Ende einer Mikrometer schraube 17 verbunden ist, durch deren Drehung der Support 15 verschoben werden kann. An Stelle des Kugelgelenkes könnte man natürlich eine Feder vorsehen, welche den Support 15 gegen das Ende der Schraube 17 drückt. Die zwei Supportschenkel 14 sind mit Spitzenlagern 18 versehen, in welchen die Schwenkachse 5 des Hebels 3 und des Zeigers 6 gelagert ist. Der Zeiger 6 ist mit einem Gegen gewicht 19 versehen.
Am Gehäuse 9 ist eine Büchse 20 angesetzt, durch welche der Fühlstift 1 hindurchgeht. In der Büchse befindet sich eine Druckfeder 21, die sich einerseits an einem mit dem Fühlstift verbundenen Querstift 22 und anderseits an einer Regulier schraube 23 abstützt, in welcher der Fühlstift 1 ge lagert ist. Die Feder 21 ist bestrebt, den Fühlstift nach oben und damit den Hebel 3 und den Zeiger 6 im Gegenuhrzeigersinne zu bewegen. Dieser Feder wirkt eine Zugfeder 24 entgegen, welche zwischen dem Support 15 und dem Gegengewicht 19 angeord net ist und das Hebelzeigersystem im Zeigersinne zu verdrehen trachtet. Selbstverständlich könnte eine derartige Feder auch so angeordnet sein, dass sie un mittelbar auf den Hebel 3 wirkt.
Durch Regulieren der Schraube 23 kann man die Nullage des Zeigers einstellen, welche nicht der dargestellten Mittellage, sondern dem Punkt der Skala 8 entspricht.
Durch Drehen der Mikrometerschraube 17 kann man den Support 15 verschieben und damit den Ab stand O A, also das Übersetzungsverhältnis verän dern. Das beschriebene Gerät weist also gegenüber den bisher üblichen Geräten nicht nur den Vorzug grösserer Genauigkeit auf, sondern auch den Vorzug, dass das Übersetzungsverhältnis verändert werden kann. Der Kopf 25 der Mikrometerschraube kann mit einer Teilung 26 versehen sein, die gegenüber einem festen Index 27 spielt und das Übersetzungs verhältnis anzeigt, wobei jeder Teilstrich einem ganz- zahligen Übersetzungsverhältnis entspricht. Dieses Verhältnis kann z. B. zwischen 200 und 300 in Stufen von je 10 variieren. Der Hebel 3 kann z. B.
etwa 1-2 mm lang sein und der Zeiger etwa 200- bis 300mal so lang. Ein Übersetzungsverhältnis von 250 dürfte für viele Fälle bevorzugt werden. An Stelle der Schraube 17 könnte man auch einen in seiner Längsrichtung. verstellbaren und in regelmässi gen Abständen feststellbaren Stift verwenden. Der Zeiger 6 könnte durch einen Lichtzeiger ersetzt wer den, der natürlich ebenfalls einen unveränderlichen Winkel mit dem Hebel 3 bilden muss. Man kann z. B. an Stelle des Gegengewichtes 19 eine kleine Glühbirne montieren, wobei Federn, wie z. B. die Feder 24, zur Stromzuführung verwendbar wären. Ein scharfer, den Lichtzeiger bildender Lichtstrahl müsste dann in Längsrichtung des Zeigers 6 ausge blendet werden.
Statt dessen kann man die Schwenk achse 5 auch hohl ausbilden und unter Verzicht auf die Spitzenlagerung einen Lichtstrahl von aussen in Richtung der geometrischen Achse der Schwenkachse auf einen unter 45 zu dieser Achse geneigten Spiegel richten, von wo aus der Lichtstrahl den Lichtzeiger bildet.
Das Gerät ist selbstverständlich mit nicht gezeig ten Halteeinrichtungen versehen, um es in der Mess- lage montieren zu können. Es sei noch hervorge hoben, dass bei dem dargestellten Gerät die Federn 21 und 24 auf den Fühlstift 1 bzw. auf den Hebel 3 wirken und diese beiden Teile in dauernder Berüh rung miteinander halten, und zwar so, dass sie beim Aufhören der Tastwirkung aus jeder beliebigen Lage in die mit der Schraube 23 eingestellte Nullstellung zurückkehren.
Alternativ könnte man die Feder 21 auch anbringen, dass sie den Fühlstift 1 nach aussen, also auf das Messobjekt oder das dazwischenliegende Übertragungssystem drückt. In diesem Falle würde man den Zeiger durch Regulieren der Halteeinrich tungen auf den Nullpunkt der Skala einstellen.