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Längenmeßvorrichtung Es sind Längerimeßvorrichtungen bekannt, bei
welchen die einzelnen Rangstufen (z. B. Dezimalstellen) des Meßwertes getrennt und
nacheinander durch entsprechende Bewegung verschiebbarer, mit Sperrzähnen versehener
Glieder zur Anzeige gebracht werden. Bei den bekannten Vorrichtungen dieser Art
sind die einzelnen Glieder im allgemeinen aufeinander aufgebaut und bewegen sich
miteinander. Dies hat den Nachteil, daß eine Ablesung des Meßergebnisses an fester
Stelle und in zusammenhängender Ziffernfolge nicht möglich ist und daß ferner die
den kleineren Rangstufen zugehörigen Glieder erheblich kleinere Abmessungen haben
müssen als die größeren Rangstufen zugehörigen. . Letzteres beschränkt die praktische
Ausführungsmöglichkeit in der Regel auf zwei Dezimalstellen. Bei anderen bekannten
Vorrichtungen ähnlicher Art sind zwar die einzelnen Glieder nicht aufeinander aufgebaut,
doch erfolgt hier die Bewegung der einzelnen Glieder unabhängig voneinander, d.
h. es wird zunächst die kleinste Dezimalstelle ausgemessen, das betreffende Glied
sodann abgekuppelt, die nächste Stelle gemessen usw. Dieses Verfahren bringt große
Fehlerquellen mit sich, weil die abgekuppelten Glieder sich leicht wieder verschieben
können und eine zwangsläufige gegenseitige Kontrolle der voneinander ganz unabhängigen
Glieder fehlt.
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Erfindungsgemäß Wird nun folgende Anordnung vorgeschlagen. Eine Anzahl
von in ortsfesten Führungen verschiebbaren, mit Sperrzähnen versehenen Schienen,
an deren Stelle auch um ortsfeste Achsen drehbare Sperräder treten können, ist derart
angeordnet, daß jede Schiene mit der in die Verzahnung der vorangehenden Schiene
eingreifenden; gleichfalls verschiebbar gelagerten Sperrklinke durch ein Getriebe
mit einer bestimmten Übersetzung in der Weise verbunden ist, daß die Schiene einen
entsprechend vergrößerten Weg zurücklegt, während die mit ihr in Verbindung stehende
Sperrklinke sich bis zur Anlage am nächsten Sperrzahn der vorangehenden Schiene
bewegt. In anderer Ausgestaltung dieses Gedankens kann das Getriebe die nachfolgende
Schiene auch über ein keibgesperre mit der vorangehenden Schiene verbinden, wobei
die in letztere eingreifende Sperrklinke .ortsfest gelagert sein kann. In weiterer
Ausgestaltung kann sodann eine eigenartige Vorrichtung zur Aufrichtung der einzelnen
Stellenwerte des Ergebnisses angebracht sowie auch eine auf elektrischer Impulsgebung
beruhende Vorrichtung zur Fernübertragung des Ergebnisses vorgesehen werden.
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Diese Anordnung hat den Vorteil, daß infolge der ortsfesten Lagerung
der Einzelteile das Meßergebnis an fester Stelle und in zusammenhängender Ziffernfolge
abgelesen werden kann. -Ferner bietet sie die Möglichkeit, beliebig viele Dezimalstellen
zur Anzeige zu bringen, weil die einzelnen Glieder nicht aufeinander
aufgebaut
sind und deshalb praktisch alle die gleiche Abmessung haben können. Ferner aber
ergibt sich bei der Feststellung des Meßergebnisses eine gegenseitige Kontrolle
der einzelnen Stellenwerte, weil das Meßergebnis einer jeden Dezimalstelle unbedingt
abhängig von dem Ergebnis der vorangehenden Dezimalstelle ist und weil die zusammengesetzten
Wege der den einzelnen Dezimalstellen entsprechenden Einzelglieder unbedingt die
gesamte Meßstrecke ergeben müssen. Fehlmessungen sind also ausgeschlossen.
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Der Erfindungsgegenstand kann vorzugsweise als Längenmeßvorrichtung
benutzt, in sinngemäß gleicher Weise jedoch auch für Winkelmessungen ausgestaltet
und überhaupt auch für andere Anwendungsgebiete vorgesehen werden. Als Beispiel
hierfür sei die Gewichtsanzeige an Waagen, insbesondere Neigungswaagen, genannt,
bei denen bekanntlich das anzuzeigende Gewicht einer vom Wiegemechanismus zurückgelegten
Strecke entspricht.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise und schematisch
dargestellt, und zwar zeigt Abb. i eine derartige Vorrichtung zum Messen einer Länge,
Abb. 2 und 3 den gleichen Gegenstand in verschiedenen Phasen seiner Arbeitsweise,
während Abb. q. eine andere Ausbildungsform, eingerichtet für Winkelmessungen, zeigt.
Mit a ist die zu messende Strecke bezeichnet, welche in dem hier angenommenen Beispielsfalle
mittels einer Schneidenanordnung abgetastet werden soll, wie sie in ähnlicher Weise
bei den bekannten Schiebelehren Verwendung findet. Die Schneide i ist an dem festen
Teil der Einrichtung befestigt, der in der Abbildung überall durch Schraffur gekennzeichnet
ist. Die Gegenschneide 2 ist an einem Schieber 3 befestigt, welcher in Führungen
q., 5 gleitet. Der Schieber,3 ist mit beispielsweise zehn Sperrzähnen versehen,
in welche die Klinke 6 eingreift, die an einem zweiten Schieber 7 drehbar gelagert
ist und durch eine Feder 8 unter Spannung gehalten wird. Der Schieber 7 ist seinerseits
in Führungen 9, io verschiebbar gelagert und wird durch eine Feder i i gegen einen
festen Anschlag i2 gedrückt. Der Schieber 7 trägt ferner eine Verzahnung, in welche
das Ritzel 13 eingreift, das über die Welle 14 mit dem großen Zahnrad 15 in fester
Verbindung steht. Das Größenverhältnis der beiden Räder 13 und 15 ist entsprechend
der gewünschten Abstufung, zweckmäßig im Verhältnis i : io, zu wählen. Das Zahnrad
15 greift seinerseits in die Verzahnung des weiteren Schiebers 16 ein, der in Führungen
17, 18 wiederum verschiebbar gelagert ist und ebenfalls eine gewisse Anzahl, im
hier angenommenen Falle zehn, Sperrzähne trägt. In diese greift in genau gleicher
Weise, wie dies oben beschrieben wurde, eine Klinke ig ein, die am Schieber 2o drehbar
gelagert ist und durch eine Feder 2i unter Spannung gehalten wird. Der Schieber
2o ist seinerseits wiederum in Führungen 22 und 23 verschiebbar gelagert und wird
durch eine Feder 24 gegen den festen Anschlag 25 gepreßt. Er trägt ferner, ,genau
wie Schieber 7, eine Verzahnung, in welche das Ritzel26 eingreift, das über die
Welle 27 mit dem größeren Zahnrad 28 in Verbindung steht. Dieses greift in die Verzahnung
eines weiteren Schiebers 29 ein, der in Führung 30, 31 verschiebbar gelagert ist
-und wiederum Sperrzähne trägt, in welche eine weitere Klinke 32 eingreift, die
im hier angenommenen Falle am festen Teil gelagert und durch eine Feder 33 unter
Spannung gehalten wird. Kommt die Anzeige einer größeren Zahl von Dezimalstellen
in Frage, so würde die Klinke 32 nicht am festen Teil, sondern wiederum in genau
sinngemäßer Weise an einem weiteren Schieber, ähnlich 7 oder 2,o, befestigt sein,
und die Vorrichtung würde demnach aus einem Anzeigewerk mehr bestehen.
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Die Wirkungsweise ist nun folgende: In beliebiger Weise, beispielsweise
durch Druck von Hand, wird der Schieber 3 gegenüber dem festen Teil der Einrichtung
verschoben, soweit die Schneiden i und 2, welche ja die Meßstrecke abgreifen, dies
zulassen. Es sei bei Betrachtung der Abb. 2 und 3 angenommen, daß die Meßstrecke
2q.5 mm betrüge. Es wird also der Schieber 3 relativ zur Klinke 6 in die in Abb.
2 dargestellte Lage kommen. Wird nunmehr der Schieber 16 von Hand oder in sonst
beliebiger Weise nach rechts gedrückt, so wird hierdurch das Zahnrad 15 in @ Bewegung
gesetzt und damit auch das Zahnrad 13 sowie der Schieber 7. Infolge der zwischen
den Zahnrädern 13 und 15 im hier. angenommenen Falle gewählten Übersetzung
von i : io wird der Schieber 7 gegenüber dem Schieber 16 einen zehnfach kleineren
Weg machen. Bei seiner Bewegung nimmt der Schieber 7 die an ihm befestigte Klinke
6 mit. Der Schieber 16 wird sich also nur so weit nach rechts bewegen lassen, bis
die Klinke 6 in dem betreffenden Sperrzahn des Schiebers 3 zur Anlage kommt, d.
h. bis der Schieber ? den in Abb. 2 mit b be-
zeichneten Weg zurückgelegt
hat. Dieser entspricht im hier angenommenen Beispielsfalle der Meßlänge 45. Hierbei
ist der Schieber 16 in der in Abb. 3 dargestellten Lage zum Stillstand gekommen,
und die Klinke ig greift nunmehr gewissermaßen auf halbem Wege in den betreffenden
Sperrzahn
des Schiebers 16 ein. Die weitere Wirkungsweise ist in
Abb. 3 nicht dargestellt. Sie ist sinngemäß die gleiche wie vorstehend beschrieben.
Bei Betrachtung der Abb. i würde man sich also vorzustellen haben, daß nunmehr der
Schieber 29 von Hand oder in sonst beliebiger Weise nach rechts gedrückt wird, wobei
über die Zahnräder 28 und 26 wiederum der Schieber 2o samt seiner Klinke z9 nach
rechts bewegt wird, bis auch Klinke i9 in dem von ihr erfaßten Sperrzahn voll zur
Anlage gekommen ist. Die hierbei auftretende Bewegung des Schiebers 2o erscheint
in zehnfach vergrößerter Form am Schieber 29, und es wird also schließlich die Klinke
32 in irgendeinen Sperrzahn des Schiebers 29 eingreifen. Es steht also dann im hier
angenommenen Falle (Meßlänge 245) die Klinke 6 in dem mit (2) numerierten Sperrzahn
des Schiebers 3, die Klinke i9 in dem mit (4) numerierten Sperrzahn des Schiebers
io und die Klinke 32 in Sperrzahn (5) des Schiebers 29. Sämtliche Klinken zeigen
also auf die Zähne 2, 4, 5, was dem gesuchten Meßwert 2q.5 entspricht.
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Eine andere Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist in Abb. 4 dargestellt.
Zunächst ist hier angenommen, daß es sich um die Messung eines Winkels handele.
Ferner ist bei an sich sinngemäß gleicher Wirkungsweise eine andere Aasgestaltung
der Schaltvorgänge dargestellt. Mit 34 ist eine am festen Teil der Vorrichtung befestigte
Tastschiene bezeichnet, welcher eine Gegenschiene 35 entspricht, die an dem Zahnsegment
36 befestigt ist, das seinerseits um die feste Achse 37' drehbar angeordnet ist.
Die Tastkörper 34 und 35 sollen im hier angenommenen Falle zur Abtastung des zu
messenden Winkels dienen. Das Segment 36 greift in eine Verzahnung des Schiebers
37 ein, welcher in Führungen 38 und 39 verschiebbar gelagert und mit Sperrzähnen
versehen ist. Er wird durch eine Feder 4o nach links gedrückt, und zwar, wenn man
die Wirkung der Klinke 41 außer Betracht läßt, bis der am Schieber befestigte Anschlag
42 am festen Teil zur Anlage kommt. Die Klinke 41 greift in die Sperrzähne des Schiebers
37 ein; sie ist am festen Teil gelagert und wird durch die Feder 43 unter Spannung
gehalten. Ein zweiter Schieber 44 ist vorgesehen, welcher in Führungen 45
und 46 verschiebbar gelagert ist und durch ein Klemmgesperre 47 mit dem Schieber
37 derart in Verbindung steht, daß letzterer bei Bewegung nach links den Schieber
44 mitnimmt, bei Bewegung nach rechts ihn jedoch unbeeinflußt läßt. Der Schieber
44 trägt nun eine Verzahnung, in welche ein Zahnrad 48 eingreift, das durch
eine Welle 49 mit dm - wie hier angenommen sei - zehnmal größeren Zahnrad 5o in
fester Verbindung steht. Letzteres ,greift in die Verzahnung eines weiteren Schiebers
5 1 ein, der in Führungen 52 und 53 verschiebbar gelagert ist und wiederum
Sperrzähne trägt. In diese .greift wieder eine am festen Teil gelagerte Klinke 54
ein, welche durch die Feder 55 unter Spannung gehalten wird. Je nach der gewünschten
Zahl von Dezimalstellen kann nunmehr durch ein weiteres Klemmgesperre ein weiterer
Schieber mit dem Schieber 51 in Verbindung stehen und so weiter. Zur Darstellung
der Wirkungsweise mag die in Abb.4 gezeichnete Vorrichtung für nur zwei Dezimalstellen
genügen. Die Wirkungsweise ist nun folgende.
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Der Schieber 37 wird gegenüber dem festen Teil der Vorrichtung von
Hand oder in sonst beliebiger » Weise .nach rechts gedrückt und hierdurch das Segment
36 gedreht, bis die Tastschienen 34 und 35 den zu messenden Winkel zueinander bilden
bzw. bis sie in dem zu messenden Winkelstück zurAnlage gekommen sind. Bei dieser
Bewegung des Schiebers 37 nach rechts -ist die Klinke 41 schließlich in einen der
Sperrzähne des Schiebers 37 eingeschnappt, jedoch in diesem nicht voll zur Anlage
gekommen, da der zu messende Winkel, wie hier angenommen sei, nicht volle zehn,
sondern beispielsweise dreizehn Einheiten beträgt. Bei der Bewegung des Schiebers
37 nach rechts ist die Feder 40 gespannt worden; hört also der auf den Schieber
37 ausgeübte Druck auf, so wird die Feder 40 den Schieber wieder zurückzuführen
versuchen, bis die Klinke 41 in dem von ihr erfaßten Sperrzahn voll zur Anlage gekommen
ist. Die Rückbewegung des Schiebers entspricht also im hier angenommenen Falle drei
Einheiten. Bei der Rückbewegung des Schiebers 37' nimmt dieser durch das Klemmgesperre
47 den Schieber 44 mit. Hierbei wird das Zahnrad 48 und damit auch die Welle
49 und das Zahnrad 50 gedreht, letzteres verschiebt seinerseits den Schieber
51, und zwar je nach der gewählten Übersetzung um den zehnfachen Betrag des Schiebers
37. Hierbei wird also die Klinke 54 in einen bestimmten Sperrzahn des Schiebers
51 einschnappen. Im hier angenommenen Falle eines zu messenden Winkels von 13 Einheiten
werden also schließlich die beiden Klinken 41 und 54 auf die Sperrzähne (i) bzw.
(3) zeigen, womit die gewünschte Anzeige durchgeführt ist. Selbstverständlich kann
nun in sinngemäß gleicher Weise durch anschließende Rückbewegung des Schiebers 51
ein weiterer Zwischenschieber mittels Klemmgesperre angetrieben werden, der seinerseits
die Einstellung einer weiteren Dezimalstelle bewirkt USW.
Die
Rückstellung der gesamten Vorrichtung auf Null ist in den Zeichnungen nicht besonders
dargestellt. Sie erfolgt in-einfachster Weise dadurch, daß sämtliche Klinken ausgelöst
werden, worauf die Schieber unter Einwirkung von Federkraft o: dgl. in ihre Ausgangslage
zurückgebracht werden.
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Der Erfindungsgedanke läßt sich in der verschiedensten Weise ausgestalten.-
So können beispielsweise die Bewegungen der Schieber entweder von Hand durch nacheinander
erfolgendes Eindrücken von Druckknöpfen o. dgl. veranlaßt werden, oder sie können
auch mechanisch angetrieben werden, indem beispielsweise eine sämtliche Schieber
betätigende Nockenwelle unter Zwischenschaltung von Federn o. dgl. einen Schieber
nach dem anderen vordruckt. Auch kann die Abtastung der Meßlänge des festzustellenden
Maßes, also z. B. der Meßlänge oder des zu messenden Winkels in der verschiedensten
Weise erfolgen. Es können auch insbesondere bei Winkelmessungen an - Stelle der
geradlinigen Schieber solche Einrichtungen treten, welche eine Kreis- oder ähnliche
Bewegung ausführen. Schließlich läßt sich noch die eigentliche Anzeige der mit -der
Vorrichtung gewissermaßen mechanisch gemessenen Zahl in vielgestaltiger Weise' durchführen.
Es kann z. B., so wie dies in den Zeichnungen angedeutet ist, die Ablesung durch
unmittelbar auf den Schiebern angebrachte Zahlen erfolgen, welche durch die auf
sie hinweisenden Klinken 6, 1g, 32 bzw. 41 und 5q. kenntlich gemacht werden; es
können auch diese Zahlen hinter einem Fenster erscheinen; es können schließlich
auch nach erfolgter Einstellung der einzelnen Schieber diese zum Abschlagen bzw.
Einstellen eines gesondert angeordneten, an sich bekannten Zählwerkes benutzt werden.
Schließlich ermöglicht die beschriebene Vorrichtung in einfachster Weise eine Fernanzeige,
indem bei den Bewegungen der einzelnen Schieber, deren jede Bewegung dem Wert einer
Dezimalstelle entspricht, elektrische Impulse gegeben werden, -die, zu beliebiger
Stelle hingeleitet, nach Art der bekannten Telephoneinrichtungen Zahlenscheiben
auf den entsprechenden Wert einstellen. Die letztbeschriebene Wirkung ist beispielsweise
in besonders einfacher Weise dadurch zu erreichen, daß jede der Klinken 6, 1g und
32 bzw. 41 und 54 mit einem -(in den Zeichnungen nicht dargestellten) Kontakt in
Verbindung steht, welcher jedesmal dann einen Strom schließt, wenn die zugehörige
Klinke über einen Sperrzahn hinweggleitet oder in einen solchen einschnappt. Im
obere für die Abb. 2 und 3 angenommenen Falle (zu messende. Länge 245) würde also
bei dem beschriebenen Einstellvorgang die Klinke 6 zwei Stromimpulse verursachen,
die Klinke i g deren, vier und die Klinke 32 deren fünf. An entsprechender Stelle
angeordnete, nach Art der Telephonwähler eingerichtete Magnetzähler würden also
die zugehörigen Typenscheiben auf 2 '6zvv. 4 bzw. 5 einstellen. Endlich kann selbstverständlich
die Vorrichtung auch mit einem Addierwerk oder auch mit einem Druckwerk o. dgl.
in Verbindung stehen, bei welchem entsprechend der Bewegung der Hauptschieber Druckscheiben
o. dgl. eingestellt werden, welche ein Abdrucken des gemessenen Wertes gestatten.
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Im übrigen ist es auch möglich, die mechanische Ausmessung der . einzelnen
Dezimalstellen nicht, wie vorher beschrieben, durch Ausmessen des über einen vollen
Dezimalbetrag hinausgehenden Schieberweges durchzuführen. In sinngemäß gleicher
Weise kann auch jeweils der an einem vollen Dezimalbetrag fehlende Schieberweg ausgemessen
werden.
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In Abb. 5 ist schließlich noch eine Einrichtung dargestellt, welche
zum sogenannten Aufrichten der Zahlen beim unmittelbaren Ablesen dient. Bei der
in Abb. i bis 3 dargestellten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes haben ja
bei beendeter Messung die einzelnen Schieber 3, 16 und 2g nicht nur einen in glatten
Dezimalen teilbaren Betrag zurückgelegt, sondern je nach der zu messenden Zahl etwas
mehr. Wollte man also unmittelbar mit diesem Schieber in Verbindung stehende Zahlen
hinter einem festen Fenster zwecks Ablesung erscheinen lassen, so würden die Zahlen
mehr oder weniger verschoben hinter diesem Fenster stehen. Laut Abb. 5 werden daher
die sichtbar zu machenden Zahlen nicht fest an einem der Schieber, sondern auf einem
besonderen Glied angebracht, welches mit diesen Schiebern elastisch verbunden ist.
In Abb. 5 ist unter sonst gleichen Bezeichnungen wie in Abb. i bis 3 der Schieber
3 zu sehen, in welchen, wie oben beschrieben, die Klinke 6 eingreift, die am Schieber
7 drehbar befestigt ist. Es ist nun ein weiterer Schieber 56 vorgesehen, welcher
durch eine Feder 57 mit dem Schieber 3 in Verbindung steht. Die Feder 57 ist so
bemessen, daß normalerweise der Schieber 56 genau die. gleiche Bewegung macht wie
Schieber 3, daß jedoch unter Kraftanwendung der Schieber 56 parallel zum Schieber
3 verschoben werden kann. Der Schieber 56 trägt also die Zahlen und ist ferner entsprechend
jeder dieser Zahlen mit Zähnen 58 versehen. Diesen gegenüber steht ein geeignet
geformtes Teil 59, welches durch eine Feder 6o elastisch rriit dem Schieber
7 verbunden ist. Mit 61 ist ein fester Anschlag bezeichnet. Es ist ferner
- eine - Hubscheibe 62 vorgesehen, die
um die Achse 63 drehbar
ist und außerdem bei 64 eine Nase trägt. Die Hubscheibe möge mit dem Handgriff 65
gedreht werden können. Mit 66 ist schließlich ein festes Fenster angedeutet, hinter
welchem die Zahlen abzulesen sein sollen.
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Die Wirkungsweise ist nun folgende: Wie bereits oben beschrieben,
steht zunächst die Klinke 6 zu dem Schieber 3, beispielsweise in der in Abb. 2 dargestellten
Stellung. Bei gleichzeitiger Betrachtung der Abb. 5 würde sich also ein solches
Bild ergeben, daß der Zahlenschieber 56 den gleichen Hub wie der Schieber 3 zurückgelegt
hat, also eine Länge von etwa 2,5 Sperrzähnen. Die Folge davon ist, daß, wie dies
in der Abb. 5 dargestellt ist, die Zahl (2) des Zahlenschiebers hinter dem Fenster
66 verschoben ist. Anderseits i"st in dieser Stellung der Schieber 7 noch nicht
in der in Abb. 5 dargestellten Stellung, sondern um etwa einen halben Zahn nach
links verschoben, so wie dies Abb.2 zeigt. Es ist also in diesem Augenblick das
mit dem Schieber ;7 verbundene Teil 59 nicht gegenüber einem Zahn des Schiebers
56, sondern genau gegenüber dem Fenster 66, d. h. das Teil 59 liegt noch am Anschlag
61 an. Bei der weiteren Wirkungsweise des Gerätes erfolgt bekanntlich ein Übergang
nach der Stellung laut Abb. 3, d. h. der Schieber 7 wird nach rechts verschoben,
bis die Klinke 6 in dem betreffenden Sperrzahn des Schiebers 3 voll zur Anlage kommt.
Dies bedeutet, daß gleichzeitig auch das Teil 59 nunmehr gegenüber dem entsprechenden
Zahn des Schiebers 56 liegt. Es sind also jetzt sowohl die abzulesende Zahl (2)
als auch das Teil 59 gegenüber dem Fenster 66 um etwa eine halbe Zahlenbreite verschoben.
Wird nunmehr am Handgriff 65 die Hubscheibe 62 in Pfeilrichtung gedreht, so wird
zunächst das Teil 59 unter Durchbiegung der Feder 6o in den betreffenden Zahn des
Schiebers 56 gepreßt, bis schließlich die Nase 64 mit dem Teil 6g zur Anlage kommt
und nunmehr das letztere nach links drückt bis zum Anschlag 61. Gleichzeitig ist
damit der Schieber 56 nach links mitgenommen worden, so daß nunmehr die Zahl (2)
genau hinter dem Fenster 66 erscheint. Der Vorteil der zuletzt beschriebenen Einrichtung
besteht vor allem darin, daß infolge der Ausnutzung der verschiedenen Relativbewegungen
zwischen den Schiebern keinerlei Gefahr besteht, daß, wie dies bei anderen Geräten
möglich ist, beim Aufrichten der Zahlen eine falsche Zahl erfaßt wird, insbesondere
in Grenzfällen, z. B. 99,9.