Längenmessgerät mit vertikal verschiebbarer Messpinole
Die Erfindung betrifft ein Längenmessgerät, das eine vertikal verschiebbare, motorisch angetriebene Messpinole, ein Ausgleichsgewicht und eine Dämpfungseinrichtung enthält.
Bei den bekanten Messgeräten dieser Art läuft die zum Einbringen eines Prüflings angehobene Messpinole unter der Wirkung der Schwerkraft oder durch motorischen Antrieb auf das zu messende Werkstück auf. Durch die dabei auftretenden dynamischen Stoss- kräfte werden Schweinungen der Messpinole und des Ausgleichsgewichts verursacht, die die Iesssicherheit in nachteiliger Weise beeinträchtigen.
Zur Beseitigung dieses Nachteiles ist bei einer bekannten Ausführung eines derartigen Messgerätes eine Dämpfungseinrichtung vorgesehen, bei der das Ausgleichsgewicht aus einem mit Luft gefüllten Zylinder besteht, in dem ein Kolben gleitet, dem eine Feder parallel geschaltet ist. Diese Dämpfungseinrichwug soll einerseits das Zurückschnellen der Pinole nach dem Aufsetzen auf den Prüfling und andererseits die Schwingungen des Gewichtes dadurch verhinderm, dass die für sich nicht ausreichende Luftdärnpfung durch die Wirkung der parallel geschalteten Feder infolge der grösseren Relativbewegung verstärkt wird.
Zur Vergrösserung der Dämpfungswirkung kann zwischen dem Gewicht und der Dämpfungseinrichtung eine weitere Feder nachgeschaltet sein, die jedoch kleine Schwingbewegungen des Gewichtes nicht verhindern kann.
Zur Dämpfung der Abwärtsbewegung der Messpi- nole kann bei der bekannten Ausführung zwischen dem Gewicht und der Pinole eine weitere Luftdämpfung vorgesehen sein. Bei einer motorischen Abwärtsbewegung der Pinole kann diese zusätzliche Luftdämri- fung entfallen, sofern der Antrieb mit Schlupf oder über eine Klinke erfolgt.
Dieses bekante Messgerät besitzt den Nachteil, dass es infolge der Vielfalt der Teile und infolge der erforderlichen hohen Fertigungsgenauigkeit der zur Luftdämpfung dienenden Teile sehr kompliziert und teuer ist. Ausserdem ist durch die nicht völlig verhinderbaren Schwingungen des Ausgleichsgewichts eine nachteilige Beeinflussung der Messicherheit nicht ausgeschlossen.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Längenmessgerät der genannten Art zu schaffen, bei dem die nachteilige Auswirkung der beim Aufsetzen der Messpinole auf einen Prüfling verursachten Schwingungen durch eine einfache und billig herstellbare Brems- und Dämpfungseinrichtung weitgehend verringert und die die Genauigkeit der Messergebnisse nachteilig beeinträchtigende Messunsicherheit auf ein Mindestmass eingeschränkt sind.
Die Erfindung ist dabei von der Erkenntnis ausgegangen, dass die Messunsicherheit erheblich verringert werden kann, wenn der Streubereich der durch Reibung und Federung bedingten Endlagen des Messorgans herabgesetzt wird. Eine Einengung dieses Streubereiches ist jedoch nur möglich, wenn die durch die dynamische Stosskraft der Messpinole verursachten Schwingungen durch Ausschaltung der subjektiv beeinflussbaren Faktoren weitgehend herabgemindert und die Auswirkungen der noch verbleibenden Restschwingungen verhindert werden.
Die Beseitigung der subjek- tiv beeinflussbaren Faktoren kann in bekannter Weise durch eine ausreichende Automatisierung, beispielsweise mit Hilfe einer motorisch bewegbaren Messpi- nole erfolgen, während die Auswirltung der Restschwingungen dadurch verhindert werden können, dass die statische Messkraft allmählich zur Wirkung gelangen und erst nach Beendigung des Ausschwingungsvorganges den vollen Wert erreicht.
Eine befriedigende Lösung der gestellten Aufgabe ergibt sich, wenn die Messpinole mit dem Ausgleichsgewicht durch ein federndes Hebelsystem verbunden ist. Erfindungsgemäss besteht das Hebelsystem aus einem an einem Doppelhe'Del gelagerten Einfachhebel, dessen freies Ende an der ? Messpinole angreift und des- sen Hebel arm über eine Feder mit dem der 4esspinole zugekehrten Schenkel des Doppelhebels zusammen wirkt, dessen anderer Schenkel das verstellbar angeordnete Ausgleichsgewicht trägt, das von einem in seiner Drehzahl regulierbaren und in seiner Drehrichtung umkehrbaren Antreibsmotor über ein elastisches Band bewegbar ist.
Vorteilhaft ist es, wenn das mit seinem einen Ende an dem vorzugsweise zylindrisch ausgebildeten Ausgleichsgewicht befestigte elastische Band mit seinem anderen Ende auf einer lose drehbaren Mitnehmerscheibe auf- und abwickelbar ist, die mit einer gleichachsig angeordneten Antreibsscheibe kuppelbar ist, an der der Antriebsmotor beispielsweise über ein an sich bekanntes Regelgetriebe angreift.
Vortilhaft ist es schliesslich, wenn die Mitnehmerscheibe und die Antriebsscheibe einander zugeordnete, mit elektrischen Kontakten versehene Anschlagstifte besitzen, die nach dem Aufsetzen der Messpinole auf einen Prüfling die selbsttätige Abschaltung des Antriebsmotors bewirken.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung ist in der Zeichnung eine beispielsweise Ausführung des Erfindungsgegenstandes schematisch in axonometrischer Ansicht dargestellt.
Auf einem Grundkörper 1, der einen Messtisch 2 trägt, ist ein vertikaler Ständer 3 angeordnet, dessen seitliche Schutzblech-Abdeckung abgenommen zu denken ist. Der Ständer 3 ist mit einer Führungsbahn 4 versehen, an der ein Schlittenkörper 5 verschiebbar und feststellbar gelagert ist. An dem Schlittenkörper 5 ist ein Gehäuseteil 6 befestigt, dessen vordere Seitenwand abgeschraubt ist. In dem Gehäuseteil 6 ist auf Rollen 7 eine Messpinole 8 gleitend gelagert, in deren Achse ein Glasmasstab 9 eingebaut ist. Zur Ablesung des Glasmasstabes 9 ist eine in der Zeichnung nicht dargestellte optische Einrichtung vorgesehen, die in einem an dem Gehäuseteil 6 befestigten Gehäuseteil 10 angeordnet ist.
Das Gehäuseteil 6 ist mit einer durch den Schlittenkörper 5 hindurchreichenden Öffnung 11 versehen, die über eine durch die Führungsbahn 4 hindurchreichende Ausnehmung 12 mit dem Inneren des hohlen Ständers 3 in Verbindung steht. Auf einer in den Seitenwänden des Schlittenkörpers 5 gelagerten Schwenkachse 13 ist ein Doppelhebel 14 angeordnet, dessen einer Schenkel durch die Öffnung 11 in das Innere des Gehäuseteils 6 und dessen anderer Schenkel durch die Ausnehmung 12 in das Innere des Ständers 3 hineinragen. An dem einen der Messpinole 8 zugekehrten Schenkel des Doppelhebels 14 ist auf einem Zapfen 15 ein Einfachhebel 16 schwenkbar gelagert, der unter der Wirkung einer Schraubenfeder 17 steht und dessen freies Ende über eine Rolle 18 und einen Stützbolzen 19 an der Messpinole 8 angreift.
An dem anderen Schenkel des Doppelhebels 14 ist ein Ausgleichsgewicht 20 verstellbar gelagert, das über ein elastisches Band 21 mit einer Mitnehmerscheibe 22 in Verbindung steht. Die lose drehbar angeordnete Mitnehmerscheibe 22 ist mit einer gleichachsig angeordneten Antriebsscheibe 23 über einander zugeordnete Anschlagstifte 24; 25 kuppelbar, die mit elektrischen Kontakten versehen sind. Die Antriebsscheibe 23 ist von einem in seiner Drehzahl regelbaren und in seiner Dreh richtung umkehrbaren Antriebsmotor 26 bewegbar, der mit Hilfe eines durch die Ausnehmung 12 hin- durchragenden Trägers 27 an dem Schlittenkörper 5 befestigt ist.
Die Messpinole 8 ist zur Vermeidung von Beschädigungen mit einer einstellbaren Schaltstange 28 versehen, die beim Erreichen einer bestimmten Hubhöhe einen am Gehäuseteil 6 angeordneten Endschalter 29 betätigt, der die selbsttätige Abschaltung des Antriebsmotors 26 bewirkt. Zur Erzeugung der vorgeschriebenen statischen Messkraft dienen austauschbare zylindrische Messkraft-Gewichte 30, die in eine entsprechende Bohrung der Messpinole 8 einschiebbar sind.
Vor dem Beginn des eigentlichen Messvorganges wird zunächst die mit dem Messkraftgewicht 30 belastete Messpinole 8 durch den Antriebsmotor 26 so weit angehoben, bis genügend Platz zum gefahrlosen Einbringen eines Prüflings auf den Messtisch 2 vorhanden ist. Die Hubbewegung der Messpinole 8 erfolgt von dem Antriebsmotor 26 über ein nicht dargestelltes Regelgetriebe und die Antriebsscheibe 23, die über die Anschlagstifte 24 und 25 die Mitnehmerscheibe 22 im Uhrzeigersinn dreht. Dabei wird durch das sich auf der Mitnehmerscheibe 22 aufwickelnde elastische Band 21 das Ausgleichsgewicht 20 gesenkt und über den Doppelhebel 14 und den Einfachhebel 16 die Messpinole 8 angehoben. Bei dem Erreichen der eingestellten Hubhöhe wird der Antriebsmotor 26 durch den von der Schaltstange 28 betätigten Endschalter 29 selbsttätig stillgelegt.
In dieser angehobenen Lage befindet sich die Messpinole 8 mit dem Messkraftgewicht 30 und das Ausgleichsgewicht 20 mit dem gespannten elastischen Band 21 im Gleichgewicht. Die Spannung des elastischen Bandes 21 entspricht etwa der durch das Messkraftgewicht 30 ausgeübten Messkraft, mit der die zwischen dem Einfachhebel 16 und dem Doppelhebel 14 vorgesehene Schraubenfeder 17 zusätzlich belastet ist.
Nach dem Auflegen des Prüflings auf den Messtisch 2 wird zur Einleitung des Messvorganges die Drehrichtung des Antriebsmotors 26 umgekehrt, so dass sich die Antriebsscheibe 23 nunmehr entgegen dem Uhrzeigersinn dreht. Die durch das Messkraftgewicht 30 belastete Messpinole 8 wird infolge des Über- gewichtes abwärts bewegt und hebt dabei das Ausgleichsgewicht 20 über das federnde Hebelsystem 14; 16 und 17, so dass die Mitnehmerscheibe 22 durch das sich abwickelnde Band 21 ebenfalls entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird. Zur Verringerung der dynamischen Stosskraft bei der durch die Schwerkraft bewirkten Abwärtsbewegung der Messpinole ist die Drehzahl des Antriebsmotors 26 so weit herabsetzbar, dass der Motor als Bremse wirkt und die einander zugeordneten Anschlagstifte 24 und 25 der Antriebsscheibe 23 und der Mitnehmerscheibe 22 aneinanderliegen.
Durch diese Bremswirkung des Antriebsmotors 26 wird die Abwärtsbewegung der Messpinole 8 so verlangsamt, dass das Aufsetzen auf den Prüfling fast ohne einen merkbaren Stoss erfolgt. Die entsprechende Drehzahlregulierung des Antriebsmotors 26 auf Schleichgang kann zur Beseitigung subjektiver Einflüsse in bekannter Weise automatisch mit Hilfe eines nicht dargestellten Schaltkontaktes erfolgen, der bei dem Erreichen der vorgewählten Senktiefe von der Messpinole 8 betätigbar ist.
Bei dem durch den Antriebsmotor 26 abgebremsten Aufsetzen der Messpinole 8 auf den Prüfling bewirkt die noch verbleibende dynamische Stosskraft eine Schwingung, die infolge der geringen Intensität in dem durch Reibung und Federung bedingten Bereich kurzzeitig ausschwingt. Das Ausgleichsgewicht 20 bleibt von dieser Schwingung unbeeinflusst, da gegebenenfalls auftretende rückwirkende Kräfte von der zwi schen dem Einfachhebel 16 und dem Doppelhebel 14 angeordneten Schraubenfeder 17 kompensiert werden.
Da das Ausgleichsgewicht 20 zu diesem Zeitpunkt überdies noch durch das gespannte elastische Band 21 über die Mitnehmerscheibe 22 und die Antriebsscheibe 23 mit dem Antriebsmotor 26 gekuppelt ist, ist ein rückwirkungsbedingtes Abheben (Hüpfen) der Messpinole 8 nach dem Aufsetzen ausgeschlossen. Die Wirkung des elastischen Bandes 21 kann durch eine federnde Ausbildung der an den einander zugeordneten Anschlagstiften 24 und 25 vorgesehenen elektrischen Kontakte noch erhöht werden.
Während des Ausschwingens der Messpinole 8 dreht sich der Antriebsmotor 26 mit der Antriebsscheibe 23 noch weiter, bis die Nachlaufbewegung der Mitnehmerscheibe 22 infolge der nachlassenden Spannung des Bandes 21 aufhört. Dabei wird die Kontaktverbindung zwischen den einander zugeordneten Anschlagstiften 24 und 25 getrennt, so dass der Antriebsmotor 26 selbsttätig abgeschaltet wird. Mit dem Nachlassen der Spannung des elastischen Bandes 21 und der gleichzeitig beginnenden Entspannung der Schraubenfeder 17 wächst die durch das Messkraftgewicht 30 auf die Messpinole 8 ausgeübte statische Messkraft allmählich bis auf ihren vollen Wert an.
Die Federkonstante der Schraubenfeder 17 und die die zeitliche Entspannung des elastischen Bandes 21 beeinflussende Zustellgeschwindigkeit des Antriebsmotors 26 sind so gewählt, dass die Zeitdauer für das allmähliche Ansteigen bis auf den vollen Wert der Messkraft die Dauer des Ausschwingens der Messpinole 8 nach dem Aufsetzen auf den Prüfling überschreitet.
Durch die allmählich ansteigende Messkraft wird der durch Reibung und Federung bedingte Streubereich der bisher unkontrollierbaren Endlagen der Messpinole 8 in das Gebiet der elastischen Deformation verlagert und dadurch ein aperiodisches Einschwingen der Messpinole 8 in die Endlage erzwungen. Auf diese Weise ist die erstrebte Verringerung der Streubreite auf ein in engen Grenzen gleichbleibendes Mass bewirkbar.
Da ferner die volle Messkraft erst nach dem Ausschwingen der Messpinole 8 zur Wirkung gelangt, ist eine nachteilige Rückwirkung auf das Messergebnis ausgeschlossen. Ein derartiges erfindungsgemäss ausgebildetes Messgerät gewährleistet daher bei einer einfachen und billigen Herstellungsmöglichkeit infolge der weitgehend gleichbleibenden, von subjektiven Einflüssen freien Messbedingungen eine hohe Messsicherheit und eine gute Vergleichsmöglichkeit der Messergebnisse.