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    • 专利摘要:

    公开号:WO1989008235A1
    申请号:PCT/EP1989/000207
    申请日:1989-03-02
    公开日:1989-09-08
    发明作者:Klaus Jürgen KIEFER；Günter Straten
    申请人:Kiefer Klaus Juergen；Straten Guenter；
    IPC主号:B43L9-00
    专利说明:
    [0001] M e ß z i r k e l
    [0002] Anwendungsgebiet
    [0003] Der Zirkel ist überall dort einsetzbar, wo Darstellungen mit höchster Präzision zu erstellen sind und Maße mit höchster Genauigkeit zu übernehmen sind.
    [0004] Die Erfindung betrifft einen Zirkel, bestehend aus zwei durch ein Scharnier schwenkbar verbundenen Schenkeln, von denen erste Schenkel ein eine Stahlspitze oder Zen¬ triernadel als Steche nrichtung tragendes Tragtei l und der zweite Schenkel eine weitere Stecheinrichtung oder eine Zeicheneinrichtung tragenden Tragtei l aufweist und einen Zirkel, bestehend aus zwei Schenkeln, von denen der erste Schenkel einen auswechselbaren Zeicheneinsatz und der zweite Schenkel eine Stahlspitze oder Zentrier¬ nadel als Stecheinrichtung aufweist, wobei der erste Schenkel und der zweite Schenkel über einen aus dünnen, ineinandersc iebbaren Rohrstücken gebi ldeten Verbin¬ dungssteg verbunden sind, wobei die Rohrstücke jewei ls über in auf der Außenoberfläche der Rohrstücke ausge¬ bi ldete Rasterri llen eingreifbare, federbelastete Dorne in Verbindungsπ'chtung gegeneinander arretierbar sind.
    [0005] Stand der Technik
    [0006] Bei Zirkeln handelt es sich um Geräte zum Zeichnen von Kreisen oder Kurven, zum Abgreifen von Maßen und zum übertragen von Strecken. Der gewöhnliche Zirkel besteht aus zwei durch ein Scharnier verbundenen Schenkeln, von denen der eine e ne Stahlspitze, der andere meist mit einem zusätzlichen Gelenk versehen, einen auswechsel¬ baren Zeicheneinsatz, wie eine Mine, eine Reißfeder od.dgl. trägt, der oftmals auch durch eine zweite Stahlspitze ersetzt werden kann.
    [0007] Beim Arbeiten mit derartigen Zirkeln besteht das Pro¬ blem, daß Kreise mit bestimmten Radien zu zeichnen sind, wobe die Einhaltung des genauen Radius von großer Wichtigkeit ist.
    [0008] Um hier e ne entsprechende Genauigkeit einzuhalten, sind d e bekannten Zirkel beim Meßlineal mit ent¬ sprechender Längenunterteilung anzulegen und hier die entsprechende Teilung abzugreifen.
    [0009] Sodann ist der Zirkel, sofern er keine Arretierungs¬ einrichtung besitzt, entsprechend vorsichtig auf die Zeichenplatte od.dgl. aufzusetzen, um dort den ent¬ sprechenden Radius zu zeichnen oder zu stechen. Unbe¬ rücksichtigt bleiben dabei jedoch die Elastizitäten der Schenkel, die beispielsweise beim Aufdrücken des Schenkels zu einer unbeabsichtigten Vergrößerung des Radius führen können. Außerdem ist das Abgreifen von vorgegebenen Radienmaßen eine zusätzliche Belastung beim Zeichnen.
    [0010] Daher ist bereits ein Zirkel de r eingangs genannten Art vorgeschlagen worden, bei dem der erste Schenkel mit einer Meß- und Halterungseinrichtung versehen ist, die einendseitig an den ersten Schenkel angelenkt st und an ihrem anderen Ende eine Stechei nri chtung aufweist,
    [0011] 1RSATZBL JT wobei die Meß- und Ha 11e rung sei n ri c htung eine Durch¬ brechung aufweist, durch die ein mit Längentei lungen versehenes Lineal hindurchführbar ist, das mit seinem einen Ende an dem Tragtei l des zweiten Schenkels lös¬ bar befestigt ist und mit seinem anderen, freien, durch die Durchbrechung hindurchfü rbaren Ende aus¬ kragend ist. Bei diesem Schenkel ist eine ganz spezielle Ausbi ldung der Stecheinrichtung vorgesehen, die es ermöglicht, den Stichdorn in zwei verschiedene Posi¬ tionen einzurasten, wobei zwei mit den Längentei lungen zusammenwirkende Meßspitzen an der Meß- und Halterungs- einrichtung den Positionen zugeordnet sind (DE-PS 36 26 588, DE-GM 86 20 276) .
    [0012] Auch sind schon verschiedene andere Vorschläge bekannt gewo rden .
    [0013] Das DE-GM 80 27 860 betrifft einen Zi rkel mit einem Zirkelkopf mit einer digitalen LCD-Abstandsanzeige zum Ablesen des Abstandes der Zi rkelspi zen, wobei hier vorgesehen ist, daß in einem quaderförmig ge¬ stalteten, unten abgerundeten Zirkelkopf, der im obe¬ ren Tei l beide Zirkelschenkel aufnimmt, in der oberen Hälfte ein LCD-Display angeordnet ist, das mit Hi lfe eines elektronischen Winkelaufnehmers und einer batte¬ riegespeisten Elektronik den jewei ligen Abstand der Zirkelspitzen anzeigt. Diesem Vorschlag ist also ein Zirkel zu entnehmen, bei dem der Abstand der Zi rkel- spitzen einstellbar ist, ohne daß ein Maßnehmen an einem Längenmaßstab notwendig ird. Dieser Zi rkel ist allerdings mit dem Nachtei l behaftet, daß die von der Meßeinrichtung festgestellten und angezeigten Ab¬ standswerte aufgrund der dem Zi rkel innewohnenden Ela¬ stizitätseigenschaften verfälscht sein können. Eine Entfernungsmeßeinπ'chtung zur Erfassung der Entfernung der sich gegenüberliegenden Schenkel oder Tragteile ist hierbei nicht vorgesehen.
    [0014] Das DE-GM 81 31 855 schlägt einen Zirkel vor, bei dem eine dig tale, die Länge eines Verschiebeweges der Zi rke lspi tzen zueinander anzeigende Meß- und Anzeige¬ vorrichtung vorgesehen ist. Dabei werden Zirkelgrund¬ typen vorgeschlagen, wie sie im vorliegenden Patentge¬ such enthalten sind. Jedoch erfolgt auch bei diesem Zirkel die Aufnahme der Zirkelbewegung über e ne me¬ chanische Abtastung, so daß dieser Zirkel nicht nur mit den Fehlern einer mechanischen Abtastung behaftet ist, sondern darüber inaus auch noch die Verfälschungs- πtöglichkeiten aufgrund der Zirkelelastizitäten auf¬ weist.
    [0015] Der in der EP-OS 165 362 vorgeschlagene Zirkel weist an edem Schenkel ein Zwischengelenk 32 bzw. 33 mit e ner zu den Schwenkachsen parallelen Querachse auf, an dem jeweils ein angelenktes Tragteil angeordnet ist. Die be den Tragteile sind durch einen Stab miteinander verbunden, der an dem einen Tragteil an einer als Füh¬ rung und Stabklemme dienenden Vorrichtung angelenkt ist und der den anderen Tragteil durchgreift und an seinem Ende ein Gewinde aufweist, an dem eine EinStell¬ einrichtung angeordnet ist. Dabei ist der Stab mit Markierungen versehen, und der eine Tragteil ist mit einer elektronischen Vorrichtung zum Ablesen und Zählen der Markierungen versehen, wobei der Zählvorgang durch¬ geführt wird, während die Markierungen die Ablesevor- richtung beim Verstellen des Zirkels passieren. Die Ablesevorrichtung besteht dabei aus einem Sensor zum Ablesen der auf dem Stab aufgetragenen Markierungen, der elektrische Signale an eine Zählvorr chtung über¬ mittelt, die ihrerseits eine Information erzeugt, die an eine digitale Anzeigeeinrichtung geleitet wird, um dort dem Benutzer das Zählergebnis anzuzeigen, wo¬ bei dieses einem dem Abstand der freien Enden der Schenkel entsprechenden Wert entspricht. Hierbei wird also nur eine indirekte Messung vorgenommen, die bei¬ spielsweise dann sofort fehlerhaft arbeitet, wenn die als Führung und Stabklemmeinrichtung dienende Vorrich¬ tung 28 versehentlich geöffnet wi rd oder nicht so stark klemmt, daß eine Verschiebung des Verbindungs¬ stabes ausgeschlossen ist. Eine große Meßsicherheit kann mit einem derartigen Zi rkel nicht erreicht wer¬ den, da der direkte Abstand zwischen den Zi rke l spi tzen nicht festgestellt wi rd.
    [0016] Aus der EP-OS 37 196 ist eine Vorrichtung zur Längen¬ messung bekannt, bei der Abstände vermittels Ultra¬ schall erfaßt werden. Hierbei handelt es sich um eine Schieblehre, bei der erfaßte Abstände mittels Ultra¬ schall Wellen, elektromagnetische Wellen oder Laser¬ wellen gemessen werden. Das besondere Problem von Zi r¬ keln tritt jedoch bei derartigen Schieblehren nicht auf, da diese ausreichend steif gestaltet werden können, um Elastizitäten zu vermeiden. Außerdem dürfte sich der Fachmann im Bereich der Reißzeuge auch nicht an Lösun¬ gen im Bereich der Schieblehren orientieren.
    [0017] Ein allgemeines Ultraschallentfernungs-Meßsystem ist auch bereits aus IBM Technical Disclosure Bulletin.. (Druckschrift Nr. 15) bekannt. Eine andere Vorrichtung zur Messung kleiner Längen ist bereits in der DE-OS 36 30 887 vorgeschlagen worden. Hierbei handelt es sich um eine Vorrichtung zur Messung kleiner Längen mit einer in Richtung der zu messenden Länge beweglich gelagerten Tastspitze, mit einem Wandler zur Umwandlung der Bewegungen der Tastspitze n entsprechende elektrische Signale und mit einer Anzeigeeinrichtung zur Anzeige dieser Sig¬ nale, wobei der Wandler ein optisches Interferometer enthält, das einen Meßwellenleiter aufweist, dessen eines Ende mit einem Laser und dessen anderes Ende mit einer optischen Einrichtung verbunden ist, die das Licht auf einen im Abstand angeordneten Meßspie¬ gel richtet, der das Licht zu der optischen Ein¬ richtung zurückwirft. Diese Vorrichtung ist insbe¬ sondere zur Messung sehr schneller Längenänderungen bei kleinen Auflagedrücken der Tastspitze geeignet.
    [0018] Mit dieser Ausbildung st ein Zirkel geschaffen, mit dem das bisher notwendige Abgreifen von Maßen von Meßlinealen entfällt und bei dem Maße gezeichnet oder gestochen werden können, ohne daß die dem Zirkel inne¬ wohnenden Elastizitätseigenschaften eine Verfälschung des Meßergebnisses hervorrufen.
    [0019] Die Gesamtausführung dieses Meßzirkels ist jedoch immer noch mit der Möglichkeit einer Fehlbedienung behaftet. Wenn nämlich der Benutzer eines derartigen Zirkels bei dem Abgleich zwischen Meßspitze und der Längentei¬ lung auf dem Meßlineal einen Ablesefehler macht, ird in bezug auf die Stech- oder Zeichenspitzen ein fehler¬ haftes Maß eingestellt. Die Einstellgenauigkeit des Zi rkels hängt daher im wesentlichen von der Ablese¬ genauigkeit bei der Einstellung ab.
    [0020] Aufgabe, Lösung, Vortei le
    [0021] Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Zirkel so weiterzubi lden, daß der Abgleich zwischen ei¬ ner Meßspitze und einem Meßlineal und somit das sozu¬ sagen analoge Einstellen eines Maßes entfallen kann und über eine elektronische Einrichtung durchführbar ist.
    [0022] Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Zirkel, bestehend aus zwei durch ein Scharnier schwenkbar verbundenen Schen¬ keln, von denen der erste Schenkel ein eine Stahlspi ze oder Zentriernadel als Stecheinrichtung tragendes Trag¬ tei l und der zweite Schenkel eine weitere Stecheinrich¬ tung oder eine Zei chenei n ri chtung tragenden Tragtei l auf¬ weist, oder bestehend aus zwei Schenkeln, von denen der erste Schenkel einen auswechselbaren Zeicheneinsatz und der zweite Schenkel eine Stahlspitze oder Zentriernadel als Stecheinrichtung aufweist, wobei der erste Schenkel und der zweite Schenkel über einen aus dünnen, ineinan¬ derschiebbaren Rohrstücken gebi ldeten Verbindungssteg verbunden sind, wobei die Rohrstücke jewei ls über in auf der Außenoberfläche der Rohrstücke ausgebi ldete Rasterri llen eingreifbare, federbelastete Dorne in Ver¬ bindungsrichtung gegeneinander arretierbar sind, vorge¬ schlagen, bei dem vorgesehen ist, daß einer der Schenkel oder der Tragtei le eine Entfernungsmeßeinrichtung zur Erfassung der Entfernung zu einer an dem jewei ls gegen¬ überliegenden Schenkel oder Tragtei l angeordneten Bezugs- meßfläche aufweist, wobei die Entfernungsmeßeinrichtung als kombiniertes Sende-Empfangsgerät zur Abstrahlung und Aufnahme von Schallwellen und die Bezugsmeßfläche als Scha l lref lektor, als kombiniertes Sende-Empfangs- meßgerät zur Abstrahlung und zur Aufnahme von Lichtwel¬ len bzw. elektromagnetischen Wellen und die Bezugsme߬ fläche als Reflektor für Lichtwellen oder elektromag¬ netische Wellen ausgebildet ist oder als Lasen'nter- ferometer ausgebildet ist, bei dem das eine Tragteil in einem Gehäuse eine Laserstrahlerzeugungseinrichtung, einen auf einer zur Läserst rah laust ritts ri chtung ver¬ tikal angeordneten Achse angeordneten ortsfesten Spiegel, einen auf der Achse gegenüberliegend angeordneten Foto¬ detektor und einen im Schnittpunktsbereich der Laser¬ strah laust rittsri chtung und der Achse angeordneten halbdurchlässigen Spiegel aufweist und an dem gegenübei— liegenden Tragteil als Bezugsmeßfläche ein Spiegel an¬ geordnet ist, und an einem der Schenkel oder Tragteile eine Meßwertanzeigeeinrichtung mit einer Meßwertanzeige, wie beispielsweise Zi ffernanzeigeröhren, Leuchtdioden oder Flüssigkristalle angeordnet ist.
    [0023] Eine derartige Entfernungsmeßeinrichtung erfaßt automa¬ tisch den Abstand zwischen den beiden Tragteilen. Dabei entspricht der zwischen der Entfernungsmeßeinrichtung und der Bezugsmeßfläche festgestellte Abstand 1 unter Berücksichtigung einer sich ergebenden Grunddifferenz dem Abstand L zwischen den entsprechenden Stech- bzw. Zeichenspitzen des Zirkels. Für eine industrielle An¬ wendung kann beispielsweise vorgesehen sein, daß die Ent¬ fernungsmeßeinrichtung mit einem entsprechenden Speicher¬ werk versehen wird, in das bestimmte Einstellwerte eingeb¬ bar sind. Wenn ein besti mter Wert einzustellen ist, kann weiterhin vorgesehen werden, daß durch ein optisches oder akustisches Signal angezeigt wird, daß der einge¬ speicherte Wert optimal eingestellt ist.
    [0024] Es ist dabei vorgesehen, daß die Entfernungsmeßeinrich¬ tung als kombiniertes Sende-Empfangsgerät zur Abstrah¬ lung und Aufnahme von Schallwellen und die Bezugsmeßfläche als S c ha 11 ref l ekto r ausgebi ldet ist. Hierbei kann ent¬ weder die Wellenlänge sich ausbi ldender stehender Schall¬ wellen, insbesondere U 11 ras c ha l Iwe l L en oder die Lauf¬ zeit von reflektierten Schallwellen, insbesondere Ultra¬ schallwellen als Maß für die Entfernung zwischen dem kombinierten Sende- und Empfangsgerät und dem Schall¬ reflektor genutzt werden.
    [0025] Gemäß einer anderen Alternative ist vorgesehen, daß die Entfernungsmeßeinrichtung als kombiniertes Sende- Empfangsgerät zur Abstrahlung und zur Aufnahme von icht¬ wellen bzw. elektromagnetischen Wellen und die Bezugs¬ meßfläche als Reflektor für Lichtwellen oder elektromag¬ netische Wellen ausgebi ldet ist. Bei der Verwendung von Lichtwellen können beispielsweise elektronische Messungen unter Ablesung von Maßstäben bzw. inkeln unter Zuhi lfe¬ nahme optischer Mittel erfolgen, wobei genaueste Län¬ genmessungen mit Hi lfe von Lichtinterferenzen ausge¬ führt werden können, wozu die verschiedenen Interfe- renzenko pa rato ren verwendet werden. Hiermit können Län¬ gen von Bruchtei len eines Mi lli eters auf wenige
    genau gemessen werden.
    [0026] Gemäß einer weiteren Alternati e ist vorgesehen, daß die Entfernungsmeßeinrichtung als Lasen' nter-ferometer ausgebildet ist, wobei das eine Tragteil in einem Ge¬ häuse eine Laserstrahlerzeugungseinrichtung, einen auf einer zur Laserstrahlaustπ'ttsrichtung vertikal ange¬ ordneten Achse angeordneten ortsfesten Spiegel, einen auf der Achse gegenüberliegend angeordneten Fotodetektor und einen im Schnittpunktsbereich der Laserstrahlaus- t ri ttsπ" chtung und der Achse angeordneten halbdurch¬ lässigen Spiegel aufweist und an dem gegenüberliegenden Tragteil als Bezugsmeßfläche ein Spiegel angeordnet ist. Hierbei wird als monopromatische Lichtquelle ein Laser benutzt. Wenn sich das Meßobjekt bewegt, ergeben sich durch die sich überlage nden Strahlen Interferenzen, die abwechselnd ichtverstärkungen oder -auslöschungen bewirken, die der Fotodetektor registriert. Ein voller Zyklus der chthelligkeit entsteht, wenn sich der als Bezugsmeßfläche vorgesehene Spiegel ledigl ch um eine halbe Lichtwellenlänge bewegt hat. Es kann daher* auch anstelle des Fotodetektors e ne Beobachtungseinri chtung für den Benutzer des Zirkels vorgesehen sein. Bei einer elektronischen Messung erfolgt die Messung des zurück¬ gelegten Weges respektive der Verstellung des Zirkels durch Abzählen der vom Fotodetektor gelieferten Impulse. Auflösungen bis in kleinste Bereiche sind möglich, so daß der Genauigkeit des Zirkels lediglich noch durch die Feinheit der Meß- und Zeichensp tzen Grenzen ge¬ setzt werden. Eine noch genauere Messung wird möglich, wenn ein Zwei-Frequenz-Laser vorgesehen ist und auto¬ matisch die von Luftdruck, -temperatur und -feuchte verursachten Veränderungen der tatsächlichen Lichtwel¬ lenlänge berücksichtigt werden. Es ist vorgesehen, daß an einem der Schenkel oder Trag¬ tei le eine Meßwertanzeigeeinrichtung mit einer Meßwert¬ anzeige, wie beispielsweise Ziffernanzeigeröhren, Leucht- dioden oder Flüssigkristalle angeordnet ist. Dabei ird die Einstellung des Zirkels, die innerhalb der Entfer¬ nungsmeßeinrichtung elektronisch gespeichert ist, also in Form bestehender elektrischer Spannungen oder Ströme vorliegt, als Zahlenwert angezeigt. Da die Ziffernröhren- anzeigen und auch die Leuchtdiodenanzeigen einen relativ hohen Strombedarf haben, und so die Lebensdauer der in = der Entfernungsmeßeinrichtung als Energiequelle vorzu¬ sehenden Batterie begrenzen, ist bevorzugterweise vor¬ gesehen, daß die Anzeige nur bei Bedarf per Knopfdruck eingeschaltet wird. Für Zirkel mit einem zu erwartenden Dauereinsatz ist daher eine Flüssigkeitskristallanzeige vorzusehen, bei der eine dünne Schicht eines sogenannten Flüssigkeitskristalls je nach angelegter Spannung durch¬ sichtig oder undurchsichtig wird, d.h., es wi rd also kein Licht erzeugt, sondern nur das vorhandene Licht auf kontrollierte Weise reflektiert oder absorbiert, so daß die angelegte Spannung nur zur Steuerung der Vor¬ gänge dient. Die Meßwertanzeigeeinrichtung ist bei einer zu bevorzugenden Weiterbi ldung mit einem Tasten¬ feld als Eingabe für den gewünschten Einstellwert des Zirkels vorzusehen. Sie kann dann ein optisches oder akustisches Signal anzeigen, ob und wenn der vorge¬ gebene Sollwert dem eingestellten Istwert entspricht.
    [0027] Da derartige Zirkel i Bereich von Ent icklung und Kon¬ struktion ihren Anwendungsbereich finden werden, kann auch vorgesehen sein, daß das Tastenfeld und die Me߬ wertanzeigeeinrichtung mit einem entsprechenden Rechner
    [0028] ERSATZBLATT verbunden werden, so daß mit dem Zirkel auch alle not¬ wendigen Berechnungsvorgänge durchführbar sind, so daß ein optimaler Einsatzbereich des Zirkels vorgesehen werden kann.
    [0029] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß an dem einen Tragteil in einem rechten Winkel zur Tragteillängsachse ein etwa stabförmiges, auskragendes Richtelement lösbar befestigt ist, das als mit Längenteilungen versehenes Meßlineal.ausgebil¬ det ist und daß das andere Tragte l eine entsprechend ausgebildete, zur gleitbaren Durchführung des Richt¬ elementes vorgesehene Durchgangsdurchbrechung aufweist. Hierdurch wird sichergestellt, daß die sich gegenüber¬ liegenden Tragteile immer eine zueinander parallele Stellung einnehmen, um Fehler aufgrund ungenügender Parallelität der Tragteile zueinander zu vermeiden. Die Durchgangsdurchbrechung ist dabei in bezug auf das Richtelement m t einer entsprechenden Passung versehen, so daß eine sichere Parallelführung gegeben ist. Dabei wird zumindest der Bereich der Durchgangsdurchbrechung und das Richtelement aus hochfesten Materialien herge¬ stellt, so daß auch bei einem langen Gebrauch des Zir¬ kels keine Meßfehler aufgrund eines in diesem Bereich auftretenden Verschleißes in Kauf genommen werden müssen .
    [0030] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Entfernungsmeßeinrichtung ein Rechen¬ werk zur Auswertung und Umrechnung der erhaltenen Me߬ werte aufweist. Das Rechenwerk, das bevorzugterweise als per Eprom programmierbarer Rechner ausgebildet ist, ermöglicht es dabei, daß die erhaltenen Meßwerte in beliebiger Weise erfaßbar und anzeigbar sind. Es kann dabei vorgesehen sein, daß sensorisch die Art der verwen¬ deten Stech- bzw. Zeicheneinrichtung erfaßt und die sich daraus ergebenden Meß- und Differenzwerte in das erfaßte Meßergebnis eingerechnet werden, so daß immer eine richtige Anzeige erfolgt. Gleichzeitig kann z.B. bei Vor- oder Eingabe einer von den üblichen DIN-Angaben abweichenden Längeneinheit eine automatische Umrech¬ nung erfo Igen .
    [0031] .Vortei lhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfin¬ dung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
    [0032] Kurze Beschreibung der Zeichnungen
    [0033] In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung an¬ hand von Ausführungsbeispielen dargestellt, und zwar zeigt
    [0034] F i g. 1 in einer Seitenansicht den Zirkel,
    [0035] F i g. 2 in einer vergrößerten Ausschnittsdarstellung eine Ent ernungsmeßeinrichtung,
    [0036] F i g. 3 in einer vergrößerten Ausschnittsdarstellung eine weitere Ausführungs orm einer Ent fe rnungsmeße i n- ri chtung,
    [0037] F i g. 4 in einer vergrößerten Ausschnittsdarstellung eine weitere Ausführungsform einer Entfernungsmeßein¬ richtung und F i g. 5 n einer Se tenansicht eine weitere Ausfüh¬ rungsform eines Zirkels.
    [0038] Detaillierte Beschreibung der Erfindung und bester Weg zur Ausführung der Erfindung
    [0039] Der in Fig. 1 mit 100 bezeichnete Zirkel besteht aus zwei Schenkeln 10,20, die über ein Scharnier 15 verbunden sind, Dabei ist an dem vom Scharnier 15 abgewandten Ende des Schenkels 20 das Tragteil 21 angelenkt, dessen Längsachse mit 21a bezeichnet ist und das die Entfernungsmeßein¬ r chtung trägt, die als akustisches Sende-Empfangsgerät 22, als optisches bzw. elektromagnetisches Sende-Empfangs¬ gerät 122 oder als Läseri nterferometer 222 ausgebildet sein kann.
    [0040] An dem anderen Tragteil 11 ist dann die entsprechende Bezugsmeßfläche 23;123 als Scha 11 ref Lektor oder als Reflektor für Lichtwellen oder elektromagnetische Wel¬ len oder als Bezugsmeßfläche 223 angeordnet, die durch einen Spiegel 29 gebildet wird. An einer beliebigen Stelle des Zirkels, in der Zeichnung am Schenkel 20 ist dann eine Anzeigeeinrichtung 31 angeordnet, die über das Rechenwerk 24 mit der Entfernungsmeßeinrich¬ tung 22;122;222 verbunden ist und den jeweils gemessenen Meßwert über Zifferanzeigeröhren, Leuchtdioden oder Flüssigkristalle anzeigt.
    [0041] Die Wirkungsweise der Entfernungsmeßeinrichtung 22;122;222 ist dabei wie folgt: über das kombinierte Sende- und Empfangsgerät wird ein Meßsignal ausgesandt und nach Reflektion ausgewertet, wodurch ein Meßsignal erhalten wird, das in bezug auf den Abstand 1 zwischen der Ent¬ fernungsmeßeinric tung 22;122;222 und der Bezugsme߬ fläche 23;123;223 steht. Im Rechenwerk 30 ist dann be¬ reits die durch geometrische Gegebenheiten vorgegebene Differenz zwischen der Meßdistanz 1 und dem tatsäch¬ lichen Abstand L der Meß- oder Zeichenspitzen vorge¬ geben, so daß die Umrechnung des erhaltenen Meßwertes und eine Anzeige des tatsächlichen Istwertes in der Anzeigeeinri chtung 31 erfolgt, so daß ein problemloses Einstellen des Zirkels möglich ist.
    [0042] An dem Tragteil 21 ist dabei im rechten Winkel auskra¬ gend ein etwa stabförmiges Richtelement 12 angeord¬ net, das durch eine Durchgangsdurchbrechung 13 im Trag¬ teil 21 hindurchgeführt ist. Die Durchgangsdurchbrechung 13 ist dabei mit einer Feststelleinrichtung 14 versehen, so daß ein einmal eingestellter Meßwert auch für eine Dauereinstellung fixierbar ist. Auf diese Weise ist der mit den Stech- bzw. Zeicheneinrichtungen 16,17 ab¬ grei bare oder aufzubringende Abstand L immer sicher einstellbar, feststellbar und fixierbar.
    [0043] In Fig. 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Ent¬ fernungsmeßeinrichtung 22 schematisch dargestellt. Das an dem Tragte l 21 oder dem Schenkel 120 befestigte Gehäuse 24 weist eine Schallwellenerzeugungseinrichtung zur Erzeugung von Schallwellen, bevorzugterwei se von Ultraschall auf, deren Abst rah lungs ri c htung auf die als Schallreflektor ausgebildete Bezugsmeßfläche 23 gerichtet ist, die an dem Tragtei l 11 bzw. dem Schenkel 110 be¬ festigt ist. Im Rückstrahlungsbereich des Schallreflek¬ tors ist dann eine Schallempfangseinrichtung 26 angeordnet Mit der als Ultraschallsender ausgeb ldeten Schaller¬ zeugungseinr chtung 25 und der Schallempfangseinrich¬ tung 26 ist eine Zeitmeßeinrichtung 27 verbunden, die als supergenau arbeitende Stoppuhr ausgebildet sein sollte. Beim Empfang des ersten vom Volumen her wich¬ tigen Echos des von der Schallerzeugungseinrichtung 25 ausgesandten und von der Bezugsmeßfläche 23 reflek¬ tierten Schalls stoppt die Zeitmeßeinri chtung 27 und der Abstand 1 wird errechnet. Die Zeitmeßei nπ" chtung 27 kann dabei mit einem in der Zeichnung nicht darge¬ stellten Temperaturfühler versehen sein und das Me߬ ergebnis in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur korrigieren, da die Schallgesch indigkeit durch die Umgebungstemperatur im wesentlichen beeinflußt wird. Weiterhin kann vorgesehen sein, für sehr genaue Messun¬ gen Korrektureinπ'chtungen für Differenzen, die sich durch Luftdruckschwankungen und untersch edliche Luftfeucht gkeit ergeben, vorzusehen.
    [0044] Die Benutzung dieser Meßeinrichtung geschieht durch Auslösung des im oder am Gerätegehäuse 24 angeordneten Schalters 29, nach dessen Auslösung mit einer kurzen Verzögerung in deren Verlauf sich die Elektronik sta¬ bilisiert, ein Ultraschallsignal ausgesandt wird. Gleichzeitig läuft die Zeitmeßeinrichtung 27 an, die in der voranstehend beschriebenen Weise stoppt und nach Errechnung der Distanz 1 ein Signal an das Rechenwerk 30 abgibt, das die entsprechende Umrechnung vornimmt und den Abstand L der Anzeigeeinrichtung 31 (Fig.1) zur Anzeige bringt. Bei einer Bewegung des Tragteils 11 oder des Schenkels 110 in der mit X bezeichneten Pfeil¬ richtung kann dann immer die sich ergebende Distanz 1
    [0045] ERSATZBLATT festgestel lt werden. Es kann auch vorgesehen sein, zwischen die Schallempfangseinrichtung 26 und die Zeitmeßeinrichtung 27 eine Fi ltereinrichtung 28 zu schalten, die durch entsprechende Vorfi lterung das erhaltene Signal von Feh l e re i nf lüs sen befreit.
    [0046] In Fig. 3 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Entfernungsmeßeinrichtung 122 schematisch darge¬ stellt. Das an dem Tragtei l 21 oder dem Schenkel 120 befestigte Gehäuse 124 weist eine Erz.eugungseinrich- tung zur Erzeugung von Lichtwellen oder elektromag¬ netischen Wellen auf, deren Abstrahlungseinri chtung auf die als Reflektor für Lichtwellen oder elektro¬ magnetischen Wellen ausgebi ldete Bezugsmeßfläche 123 gerichtet ist, die an dem Tragtei l 11 bzw. dem Schen¬ kel 110 befestigt ist. Im Rückstrahlungsbereich des Reflektors ist dann eine Empfangseinrichtung 126 an¬ geordnet. Mit der Erzeugungseinrichtung 125 und der Empfangseinrichtung 126 ist eine Zeitmeßeinr chtung 127 verbunden, die als supergenau arbeitende Stoppuhr ausgebi ldet sein sollte. Beim Empfang des ersten vom Volumen her wichtigen Echos des von der Erzeugungs¬ einrichtung 125 ausgesandten und von der Bezugsme߬ fläche 123 reflektierten Signals stoppt die Zeit¬ meßeinrichtung 127 und der Abstand 1 wird errechnet. Es kann vorgesehen sein, für sehr genaue Messungen Korrektureinrichtungen für Differenzen, die sich durch Luftdruckschwankungen und unterschiedliche Luftfeuch¬ tigke t der elektrische Störfelder ergeben, vorzusehen, Die Benutzung d eser Meßeinrichtung geschieht durch Auslösung des im oder am Gerätegehäuse 124 angeord¬ neten Schalters 129, nach dessen Auslösung mit einer kurzen Verzögerung in deren Verlauf sich die Elektronik stabilisiert, ein Signal ausgesandt wird. Gleichzeitig läuft die Zeitmeßeinr chtung 127 an, die in der voran¬ stehend beschriebenen Weise stoppt und nach Errechnung der Distanz 1 ein Signal an das Rechenwerk 30 abgibt, das die entsprechende Umrechnung vornimmt und den Ab¬ stand L der Anzeigeeinrichtung 31 (Fig.1) zur Anzeige bringt. Bei einer Bewegung des Tragteils 11 oder des Schenkels 110 in der mit X bezeichneten Pfeilrichtung kann dann mmer die sich ergebende Distanz 1 festge¬ stellt werden. Es kann auch vorgesehen sein, zwischen die Schallempfangseinrichtung 126 und die Zeitmeßein¬ richtung 127 eine Filtereinrichtung 128 zu schalten, die durch entsprechende Vorfilterung das erhaltene Sig¬ nal von Fehlereinflüssen befreit.
    [0047] In Fig. 4 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Entfernungsmeßeinrichtung 222 schematisch darge¬ stellt. Hierbei st in dem Gehäuse 224, das an dem Tragteil 21 oder dem Schenkel 120 befestigt ist, eine über einen Schalter 229 betätigbare Laserstrahlerzeu¬ gungseinrichtung 225 so angeordnet, daß die Laserstrahl¬ austrittsrichtung M senkrecht auf den als Bezugsme߬ fläche 223 wirkenden Spiegel auftrifft. Auf einer zur Laserstrahlaustrittsrichtung M vertikal angeord¬ neten Achse A sind sich gegenüberliegend ein ortsfester Spiegel 227 und ein Fotodetektor 228 angeordnet, während im Schnittpunkt der Achse A und der Laserstrahlaus¬ trittsrichtung M der halbdurchlässige Spiegel 226 an¬ geordnet ist. Der als Bezugsmeßfläche 223 angeordnete Spiegel ist dabei an dem Tragteil 11 oder dem Schenkel 110 befestigt und wird bei einer Bewegung des Zirkels in der mit X bezeichneten Pfeilrichtung bewegt. In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform des Zirkels 200 dargestellt, bei der der Zirkel aus zwei parallelen Schenkeln 110,120 besteht, die über einen aus dünnen, ineinanderschiebbaren Rohrstücken 41,42,43 gebildeten Verbindungssteg 40 verbunden sind, wobei die Rohrstücke 41,42,43 jewei ls über in auf der Außenoberfläche 42a,43a der Rohrstücke 42,43 ausgebildete Rasterrillen 45 ein¬ greifbare, federbelastete Dorne 46,47 in Verschiebe¬ richtung gegeneinander arretierbar sind. Wenn nun der Abstand z ischen der Stecheinrichtung 116 und dem Zei¬ cheneinsatz 117 verändert werden soll, wird der Verbin¬ dungssteg 40 gelenkt oder verkürzt. Anstelle der in der Zeichnung beispielhaft dargestellten Stecheinrich¬ tung 116 oder des Zeicheneinsatzes 117 können auch andere für Zirkel übliche Ausrüstungen, wie zwei Zentriernadeln oder wie Tuschfüller angeordnet werden.
    [0048] Der Schenkel 120 ist mit der voranstehend beschriebenen Entfernungsmeßeinrichtung 22;122;222 versehen, während der Schenkel mit der ebenfalls voranstehend beschrie¬ benen Bezugsmeßfläche 23;123;223 versehen ist.
    [0049] Die Erfindung ist nicht auf die voranstehend dargestell¬ ten und beschriebenen Ausfüh rungsformen beschränkt. Da der wesentliche Erfindungsgedanke in der elektronischen bzw. berührungslosen Erfassung des einzustellenden oder abzugreifenden Abstandes der Stech- und/oder Zeichen¬ spitzen des Zirkels besteht, liegt eine andere Anordnung der Entfernungsmeßeinrichtung und eine andere, die gleiche Wirkung erzielende Art einer Entfernungsmeßeinrichtung ebenso im Rahmen der Erfindung wie eine andere Zirkel- ausbi Idung.
    权利要求:
    Claims
    Patentansprüche:
    1 _■ Zirkel, bestehend aus zwei durch ein Scharnier schwenk¬ bar verbundenen Schenkeln, von denen der erste Schenkel ein eine Stahlspitze oder Zentriernadel als Stechein¬ richtung tragendes Tragteil und der zweite Schenkel eine weitere Stecheinrichtung oder eine Zeichenein¬ richtung tragenden Tragteil aufweist, oder bestehend aus zwei Schenkeln, von denen der erste Schenkel einen aus¬ wechselbaren Zeicheneinsatz und der zweite Schenkel eine Stahlspitze oder Zentriernadel als Stecheinrichtung aufweist, wobei der erste Schenkel und der zweite Schenkel über einen aus dünnen, ineinanderschiebbaren Rohrstücken gebildeten Verbindungssteg verbunden sind, wobei die Rohrstücke jeweils über in auf der Außen¬ oberfläche der Rohrstücke ausgebildete Rasterrillen eingreifbare, federbelastete Dorne in Verbindungsrich¬ tung gegeneinander arretierbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Schenkel (10,20; 110,120) oder der Trag¬ teile (11,21) im Bereich der Stech- oder Zeichenein¬ richtungen (16,17) eine Entfernungsmeßeinrichtung C22; 1 2; 222) zur Erfassung der Entfernung zu einer an dem jeweils gegenüberliegenden Schenkel (10,20; 110,120) oder Tragteil (11,21) im Bereich der Stech¬ oder Zeicheneinrichtungen (16,17) angeordneten Bezugs¬ meßfläche (23;123;223) aufweist, wobei die Entfernungs- meßeinrichtung als kombiniertes Sende-Empfangsgerät (22) zur Abstrahlung und Aufnahme von Schallwellen und die Bezugsmeßfläche (23) als Scha l l ref lektor, als kombiniertes Sende-Empfangsmeßgerät (122) zur Abstrah¬ lung und zur Aufnahme von Lichtwellen bzw. elektro¬ magnetischen Wellen und die Bezugsmeßfläche (123) als
    ERSATZBLATT Reflektor für Lichtwellen oder elektromagnetische Wellen ausgebildet ist oder als Laserinterferometer
    (222) ausgebildet ist, bei dem das eine Tragtei l (21) in einem Gehäuse eine Laserstrahlerzeugungseinrich¬ tung (25), einen auf einer zur Laserstrahlaustritts¬ richtung (M) vertikal angeordneten Achse (A) ange¬ ordneten ortsfesten Spiegel (27), einen auf der Achse (A) gegenüberliegend angeordneten Fotodetektor (28) und einen im Schnittpunktsbereich der Laser- strahlaustπ'ttsri chtung (M) und der Achse (A) angeord¬ neten halbdurchlässigen Spiegel (26) aufweist und an dem gegenüberliegenden Tragteil als Bezugsmeßfläche
    (223) ein Spiegel (29) angeordnet ist, und an einem der Schenkel ( 10,20; 110,120) oder Tragtei le (11,21) eine Meßwertanzeigeeinrichtung (30) mit einer Me߬ wertanzeige, wie beispielsweise Ziffernanzeigeröhren, Leuchtdioden oder -Flüssigkristalle angeordnet ist.
    2. Zirkel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem einen Tragteil (21) oder Schenkel (120) in einem rechten Winkel zu dessen Längsachse (21a;121) ein etwa stabförmiges, auskragendes Richtelement (12) lösbar befestigt ist, das als mit Längenteilun¬ gen (12a) versehenes Meßlineal ausgebildet ist und daß das andere Tragteil (11) oder der andere Schenkel (110) eine entsprechend ausgebildete, zur gleitbaren Durchführung des Ri c hte lementes (12) vorgesehene Durchgangsdurchbrechung (13) aufweist, in der das Richtelement (12) mittels einer Feststellschraube (1 ) festste l Ibar i st .
    Zirkel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem einen Schenkel (120) in einem rechten Winkel zur S chenke l längsachse (H) ein etwa stabförmi ges, auskragendes Richtelement (112) lösbar befestigt ist, das als mit Längenteilungen (112a) versehenes Me߬ lineal ausgebildet ist, und daß der andere Schenkel (110) eine entsprechend ausgebildete, zur gleitbaren Durchführung des Richtelementes (112) vorgesehene Durchgangsdurchbrechung (113) aufweist, in der das Richtelement (112) mittels einer Feststellschraube (114) feststellbar ist.
    4. Zirkel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Entfernungsmeßeinrichtung (22; 122;222) ein Rechenwerk (24) zur Auswertung und Um¬ rechnung der erhaltenen Meßwerte aufweist.
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    同族专利:
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    申请号 | 申请日 | 专利标题
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