Optische Einstell- und Messvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine optische Einstell- und Messvorrichtung für Maschinen und Messgeräte hoher Genauigkeit mit an einem Präzisionsmassstab angeordneten lichtdurchlässigen Spalten.
Bisher hat man gruppenweise angeordnete lichtdurchlässige Spalte in einem mikrometrisch einstellbaren Gitter angeordnet und sie durch die projizierten Abbildungen von Skalenstrichen in der erreichten Messstellung abgeschattet und hat dadurch lichtelektrische Steuerungsmittel zum Ansprechen gebracht, welche die Stillsetzung der Maschine veranlassen.
Wenn man an Stelle der Teilstriche lichtdurchlässige Spalte als Messspalte verwenden will, so muss jedem Messspalt des Massstabes eine steuerbare Abdeckung zugeordnet sein, derart, dass jeweils nur ein Messspalt für den Einstellvorgang geöffnet ist.
Die Erfindung bezweckt es, die Steuerbarkeit der Abdeckungen zu verbessern und es zu ermöglichen, Messspalte in dichten Abständen anordnen und auswählen zu können.
Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass mehrere Drehwalzen, die mit Nummernzahnrädern getrieblich verbunden sind, in Zuordnung zu den Zähnen der Nummernzahnräder Mittel tragen, die in der Kombination ihrer Einstellungen den dem eingestellten Nummernwert entsprechenden Messspalt bestimmen.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die Drehwalzen mit axial verlaufenden und radial gerichteten Abdeckungen (Lamellen) versehen sind, welche durch Spalte unterbrochen sind, die über die ganze Länge der Drehwalzen von Abdeckung zu Abdeckung um je einen Stellenwert zueinander versetzt sind, wobei die Spalte der einen Walze die Einerteilungen, die Spalte der andern Walze die Zehnerteilungen und die Spalte einer weiteren Walze die Hunderterteilungen usw. bestreichen und den sich aus den Dreheinstellungen ergebenden Messspalt, der in den optischen Strahlengang eingeschaltet ist, bestimmen.
Vorteilhaft sind die Drehwalzen parallel zueinander und in Richtung des optischen Strahlenganges hintereinanderliegend angeordnet.
Hieraus ergeben sich zwei Möglichkeiten. Entweder können die Drehwalzen parallel zu einem mit Messspalten versehenen Präzisionsmassstab angeordnet sein und geben den dem eingestellten Zahlenwert entsprechenden Messspalt am Präzisionsmassstab frei und decken alle andern Messspalte ab,-oder die Drehwalzen können selbst als Präzisionsmassstab ausgebii- det sein, wobei der jeweils eingestellte Spalt der Messspalt ist.
Der Vorteil der am Umfang der Walzen angeordneten, radial gerichteten Abdeckungen besteht darin, dass die Spalte in den Abdeckungen sich durch die Einstellung mehrerer Drehwalzen beliebig fein auf beliebige Länge der Messstrecke unterteilen lassen, wobei die erste Walze die grob unterteilten Spalte aufweist, die in einer Stellung eine Dekade der nächstfolgenden Walze freigibt, so dass deren Einstellung in Verbindung mit der erten Walze und diese wiederum in Verbindung mit der nächstfolgenden, weiter unterteilten Walze usf. für die Stellung des Messspaltes, wie dieser sich aus der-Kombination der Einstellungen aller Walzen ergibt, bestimmend ist.
Soweit es darauf ankommt, bereits vorhandene Messspalte an einem Präzisionsmassstab freizugeben, wird man den feinstunterteilten Spalt in den Lamellen der zugehörigen Drehwalze so bemessen, dass er etwas breiter ist als der eigentliche Messspalt am Massstab. Es kommt also auf Präzisionsgenauigkeit bei der Bemessung dieser Spalte nicht an. Die Anord nung der Spalte an den Drehwalzen erlaubt es aber ohne weiteres, diese auch mit hoher Genauigkeit ein zuarbeiten, so dass dann der sonst vorhandene Präzisionsmassstab, der die Messspalte aufweist, entfallen kann. In diesem Falle ist es zweckmässig, die optische Abtasteinrichtung der feinstunterteilten Drehwalze zuzuordnen, damit der eigentliche, durch sie hergestellte Messspalt möglichst nahe dieser Optik liegt, um Ungenauigkeiten zu vermeiden.
Zur feineren Unterteilung des Messspaltes dienen beispielsweise diesem nachgeschaltet, auf einem oder mehreren, ebenfalls mit Nummernrädern getrieblich verbundenen Drehkörpern angebrachte optische Mittel, die eine der Grösse der Unterteilung entsprechende parallele Verschiebung des durch den Messspalt gehenden Abbildungsstrahlenganges bewirken.
Eine vorteilhafte Ausführungsform für eine optische Unterteilung des Messspaltes besteht darin, dass zur in sich parallelen Verschiebung des Abbildungsstrahlenganges planparallele Glasplatten vorgesehen sind, die jede einzeln um eine zur optischen Achse senkrechte und zu den Kanten der Elemente des Präzisionsmassstabes parallele Achse gedreht werden können und deren Dicke und Winkelstellung derart bestimmt und fest einstellbar sind, dass der für die feinere Unterteilung des Präzisionsmassstabes gewünschte Wert erreicht wird.
In allen Fällen ist es vorteilhaft, wenn die genaue Einstellung des Drehwinkels der Drehkörper durch in die Zahnräder eingreifende federnde Rasten fixiert wird.
Im allgemeinen wird man mit gleich geteilten Massstäben arbeiten. In diesem Falle sind die Nummernräder gemäss dem dekadischen System mit zehn Zähnen versehen, wobei jedem Zahn die zugehörige Nummer von 0 bis 9 zugeordnet ist, ähnlich wie es bei Additionsmaschinen der Fall ist.
Die optische Einstell- und Messvorrichtung kann auch mit mehreren verschieden geteilten Massstäben betrieben werden.
Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeich- nung in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt, und zwar zeigen:
Fig. 1 eine Einrichtung mit Abdeckleisten aufweisenden Drehwalzen in Verbindung mit einem Präzisionsmassstab, der die eigentlichen Messspalte trägt,
Fig. 2 eine Seitenansicht zu Fig. 1,
Fig. 3 eine Abänderung der Fig. 1, bei der an Stelle des Präzisionsmassstabes die Messplatte direkt in der letzten Drehwalze angeordnet sind,
Fig. 4 eine Seitenansicht zu Fig. 3,
Fig. 5 eine mit optischen Mitteln versehene Vorrichtung zum feineren Unterteilen des Massstabes in schematischer Darstellung und
Fig. 6 eine Seitenansicht zu Fig. 5.
Im Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 ist 1 ein Präzisionsmassstab, der aus nebeneinanderliegenden Messspalten 2 besteht, die durch lichtundurchlässige Blendstreifen 3 unterbrochen sind. Der Präzisionsmassstab besitzt Halterungen 4, die mit dem Bett 5 der Vorrichtung verbunden sind. Ausserdem trägt das Bett die beiden parallel zueinander verlaufenden Führungen 6 und 7 für den Messschlitten 8. Dieser trägt die Beleuchtungseinrichtung 9, die aus einer elektrischen Lichtquelle 10 und einer Kondensorlinse 11 besteht und die paralleles Licht, dessen Lichtstrahlen mit 12 bezeichnet sind, aussendet. Der Bettschlitten 8 trägt ausserdem die lichtelektrische Messvorrichtung, die mit 13 bezeichnet ist. Sie enthält zwei Dachprismen 14 und 15 sowie die beiden Photozellen 16 und 17 und weitere nicht dargestellte Steuermittel. Diese lichtelektrische Messeinrichtung ist an sich bekannt.
Der von den beiden Photozellen ausgehende Strom dient in Verbindung mit einer Brükkenschaltung und einem in der Brückenausgleichsleitung liegenden Anzeigegerät zur genauen Messung bzw. Einstellung des Messschlittens 8 auf den freigegebenen Messspalt 2.
Zum Herausgreifen eines bestimmten Messspaltes sind zwischen der Beleuchtungsvorrichtung 9 und der Messeinrichtung 13 bzw. dem Präzisionsmassstab 1 zwei Drehwalzen 18 und 19 zwischengeschaltet, die auf dem Maschinenbett 5 parallel zueinander drehbar gelagert sind. Jede der Drehwalzen trägt an ihrem Umfang Blendlamellen 18' und 19', die durch Spalte 18" und 19" unterbrochen sind. Dabei sind die Spalte 18" etwas breiter als die Breite der Messspalte 2 des Massstabes 1. Die Spalte 18" der Lamelle 18' der Drehwalze 18 sind dabei so angeordnet, dass bei jeweils senkrechter Stellung der Lamelle 18' die Beleuchtungsstrahlen zu einem bestimmten Messspalt, der der Dreheinstellung der Drehwalze entspricht, gelangen, aber auch in derselben Einstellung zu den um 10, 20, 30 usw.
Teilungen entfernten Messspalten der gleichen Lamelle. Die Auswahl eines bestimmten Messspaltes aus dieser Reihe von Messspalten, die die Drehwalze 18 frei lässt, erfolgt durch die nachgeschaltete Drehwalze 19, die alle Messspalte dieser Reihe bis auf einen abdeckt.
Mit der Drehwalze 18 ist ein aus zehn Zähnen bestehendes Zahnrad 20 fest verbunden, das unter Zwischenschaltung des Zahnrades 21 mit dem Nummernzahnrad 22 in Eingriff steht, das auf der Nummernscheibe 23 die Zahlen 0 bis 9 trägt, die den zehn Zähnen dieses Zahnrades und den zehn Dreheinstellungen der Drehwalze 18 entsprechen. Dreht man das Nummernzahnrad 22 in eine vorbestimmte Stellung von 0 bis 9, so dreht sich entsprechend die Drehwalze 18 und lässt entsprechend ihren Spalten das parallele Strahlenbündel 12 zu dem entsprechenden Messspalt 2 des Präzisionsmassstabes 1 und zu den um 10, 20, 30 usw. Teilungen entsprechenden Messspalten gelangen. Beispielsweise werden die Messspalten 2, 12, 22, 32, 42... freigelegt.
Dreht man die Drehwalze 18 um 360, das heisst um einen Zahn, so kommt die nächste Lamelle 18' in die senkrechte Stellung auf der in Fig. 2 gestrichelt gezeichneten Linie O. Dadurch gelangen die Messstrahlen 12 zum jeweils benachbarten Messspalt des Präzisionsmassstabes, also beispielsweise zu den Messspalten 3, 13, 23, 33 usw.
Die Lamellen der Drehwalze 19 tragen Spalte 19", deren Breite jeweils der Länge von zehn Teilungen des Präzisionsmassstabes 1 entspricht. Die Spalte 19" der Lamellen 19' der Drehwalze 19 sind ebenso wie die Spalte 18" der Drehwalze 18 im Sinne einer Gewindesteigung angeordnet, derart, dass nach Drehung der Drehwalze 19 um 360, also um einen Zahn, die nächsten zehn Messspalte des Präzisionsmassstabes Licht erhalten können. Im gezeichneten Ausführungsbeispiel ist die Drehwalze 18 auf 0 gestellt, so dass die Messspalte 0, 10, 20, 30, 40... an sich von dieser Drehwalze freigegeben sind.
Aus dieser Anzahl von Messspalten wird durch die Einstellung der Drehwalze 19, die auf den Zahlenwert 2 eingestellt ist, die zweite Dekade aller Messspalten freigegeben, so dass also durch die Kombination beider Drehwalzen der Messspalt 20 am Präzisionsmassstab 1 freigegeben ist, während alle andern Messspalte abgedeckt sind. Die Kombination der Drehwalzen 18 und 19 ermöglicht es also, nur einen einzigen Messspalt des Präzisionsmassstabes 1 zwischen 0 und 99 Licht zuzuführen, wenn zwei Drehwalzen, wie in dem Ausführungsbeispiel, verwendet werden.
Bewegt man den Messschlitten 8 von der Ausgangsstellung 0 längs des Präzisionsmassstabes, so können die Beleuchtungsstrahlen 12 nur zu einem einzigen vorbetimmten Messspalt des Präzisionsmassstabes, im gezeichneten Beispiel zu dem Messspalt 20, gelangen und dadurch die lichtelektrische Steuerung zum Ansprechen bringen, wodurch die Schlittenbewegung in der genauen Messstellung stillgesetzt wird.
Die Drehwalze 19 ist zu diesem Zweck fest mit dem zehn Zähne aufweisenden Zahnrad 24 verbunden, das unter Zwischenschaltung eines Zwischenzahnrades 25 mit dem Nummernrad 26 in Eingriff ist, dessen Nummernscheibe mit 27 bezeichnet ist und ebenfalls die Nummern 0 bis 9 trägt, die aber für diese Walze die Bedeutung 0, 10, 20, 30, 40... haben, ähnlich, wie es bei Additionsmaschinen der Fall ist.
Es ist selbstverständlich ohne weiteres möglich, die Zahl der Drehwalzen zu erhöhen, so dass die Messspalte von längeren Massstäben, beispielsweise von 0 bis 999, vorgewählt werden können. Schliesslich ist es auch möglich, zwischen den Drehwalzen Zwischenabbildungssysteme anzubringen, die ebenso wie die Beleuchtungsvorrichtung 9 und die lichtelektrische Steuervorrichtung 13 auf dem Messschlitten 8 fest angebracht sind. Diese Zwischensysteme haben dann die Aufgabe, eine genaue Abbildung der Lamellenspalte auf den Messspalten des Präzisionsmassstabes 1 zu vermitteln für den Fall, dass die Ausleuchtung mit Hilfe achsparalleler Beleuchtungsstrahlen zu ungenau ist.
Die Stellung der Drehwalzen kann vorteilhaft durch federnde Rasten, die in die mit zehn Zähnen versehenen Zahnräder 20 bzw. 24 eingreifen, gesichert werden. Solche Rastungen sind an Additionsmaschinen ebenfalls bekannt und deshalb nicht näher dargestellt.
Die Ausführungsform nach Fig. 3 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 dadurch, dass die eine Drehwalze direkt als Präzisionsmassstab ausgebildet ist. Die grundsätzliche Anordnung der Drehwalzen in Verbindung mit den Nummernrädern und dem Messschlitten mit der Beleuchtungseinrichtung und der lichtelektrischen Steuerung ist die geiche wie nach Fig. 1. Die Fig. 3 ist deshalb vereinfacht dargestellt. Die als Präzisionsmassstab ausgebildete Drehwalze ist mit 28 und die dieser vorgeschaltete Drehwalze mit 29 bezeichnet. Die Drehwalze 28 trägt zehn Stege, die mit 28' bezeichnet sind, zwischen denen die Messspalte 28" mit grösster Genauigkeit eingearbeitet sind. Diese Messspalte entsprechen den Messspalten 2 des Präzisionsmassstabes nach Fig. 1.
Durch Drehung der Drehwalze 28 um jeweils 360 wird der im Sinne der Massstabteilung nächstfolgende Messspalt in den Strahlengang 12 gebracht. Der betreffende Messspalt wird durch das Objektiv 60 auf die lichtelektrische Steuervorrichtung 13 abgebildet. Objektiv, Steuervorrichtung und Beleuchtungsvorrichtung sind wiederum fest auf dem in der Fig. 3 nicht dargestellten Messschlitten entsprechend dem Messschlitten 8 der Fig. 1 montiert, der sich auf Führungen 6, 7 (Fig. 1), die ebenfalls nicht dargestellt sind, bewegt.
Die Wahl der nächsthöheren Stelle des dekadischen Systems wird entsprechend der Ausführungsform nach Fig. 1 durch die mit Lamellen 29' besetzte Drehwalze 29 besorgt. Die Einstellung der beiden Drehwalzen erfolgt an den Nummernrädern 30 und 31. Die Zähne des Nummernzahnrades 30 stehen mit dem gleichfalls zehn Zähne aufweisenden Zahnrad 32 in Eingriff, das auf der Achse der Drehwalze 28 sitzt, während das mit zehn Zähnen versehene Nummernrad 31 über Zwischenräder 33 und 33' mit dem zehn Zähne aufweisenden Zahnrad 34 getrieblich verbunden ist, welches auf der Achse der Drehwalze 29 sitzt.
Massstäbe grösserer Längen weisen im allgemeinen als feinste Teilung eine Millimeterteilung auf. Die weitere Unterteilung wird dann beispielsweise derart vorgenommen, dass nach vergrösserter Abbildung des betreffenden Messelementes eine B ezugsstrichplatte oder der Messkopf einer Steuervorrichtung mechanisch bewegt wird, wobei man die - im allgemeinen durch Spindel und Mutter erfolgte - Bewegung an einer Messtrommel abliest. Eine derartige Einstellung des Messkopfes ist selbstverständlich ebenfalls möglich, derart, dass diese beispielsweise durch eine Spindel erfolgt, deren Drehung ebenfalls durch Nummernzahnräder, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von Kupplungen, bewirkt wird.
Derartige mechanische Verstellungsvorrichtungen können an sich sehr einfach und infolge der vergrö sserten Zwischenabbildung auch hinreichend genau sein.
Sie haben nur den Nachteil, dass mit ihnen der Übergang über eine oder mehrere Stellen des dekadischen Systems hinweg (z. B. von 0,999 auf 1,001) nur unter Anwendung grösserer mechanischer Mittel möglich ist, was Unruhe und damit Ungenauigkeit in die Vorrichtung bringt. Die weitere Unterteilung des Präzisionsmassstabes wird deshalb durch an sich bekannte optische Mittel vorgenommen. Hierzu kann im einfachsten Falle die in sich parallele Verschiebung von Abbildungsstrahlen durch planparallele Glaspatten benutzt werden, die um eine Achse gedreht werden können, die senkrecht zur optischen Achse des abbildenden Systems und parallel zu den Kanten der Messspalte des Präzisionsmassstabes verläuft. Dies ist in den Fig. 5 und 6 in einem einfachen Ausführungsbeispiel dargestellt.
Ein Drehkörper 35 mit der Drehachse 36 trägt insgesamt neun Körper 37 bis 45 sowie einen Leerraum 46. Jeder dieser Körper 37 bis 45 enthält eine planparallele Glasplatte und ist um eine zur optischen Achse senkrechte und zu den Kanten der Messspalten des Präzisionsmassstabes 51 parallele Achse drehbar.
Die Stärke und Stellung der Glasplatten ist dabei so eingerichtet, dass im Sinne einer weiteren Unterteilung des Präzisionsmassstabes zehn in sich parallele Verschiebungen der optischen Abbildungsstrahlen innerhalb einer Stelle des dekadischen Systems vorgenommen werden können. Will man demnach beispielsweise mit Hilfe der Vorrichtung den in 1 Millimeter geteilten Präzisionsmassstab 51 in Zehntelmillimeter unterteilen, so bewirkt die im Körper 45 befindliche Glasplatte eine in sich parallele Verschiebung der Abbildungsstrahlen, die l/1o mm auf dem Präzisionsmassstab entspricht.
Die im Körper 44 befindliche Glasplatte erzeugt eine parallele Verschiebung der Abbildungsstrahlen, die 2/lo mm auf dem Priäzisionsmassstab entspricht.
Die im Körper 37 befindliche Glasplatte bewirkt dann eine Verschiebung der Abbildungsstrahlen, die 9/10 Millimeter auf dem Präzisionsmassstab entspricht.
In der Fig. 5 ist der Körper 38 in den Abbildungsstrahlengang eingeschaltet, der gemäss vorstehendem eine Verschiebung der Abbildungsstrahlen bewirkt, die 8/lo mm auf dem Präzisionsmassstab entspricht.
Die Glasplatte ist mit 47 bezeichnet. Der Aufbau aller Körper 37 bis 45 entspricht dem des Körpers 38.
Die Dicke der dem Körper 38 zugehörigen Glasplatte 47 ist so gewählt, dass die gewünschte Verschiebung in der gezeichneten Stellung von 45O zustande kommt.
Der Körper 38 ist dabei um die Achse 48 drehbar.
Er kann durch die Stellschraube 49 genau einjustiert und in der justierten Stellung durch nicht dargestellte Mittel fixiert werden. Auch die Lagerung der Körper und deren Justiermittel ist bei allen die gleiche, so dass diese nur an dem im Strahlengang befindlichen Körper 38 beschrieben sind. Die genaue Stellung wird durch eine optische Messung der Verschiebung des Bildes des betreffenden Messspaltes, nach Zwischenschaltung des Körpers 38 mit der Glasplatte 37, eindeutig gefunden.
Zur Abbildung des Messspaltes auf die lichtelektrische Steuervorrichtung 50 dient das Objektiv 53.
Die Beleuchtung des Messspalte wird durch die Beleuchtungsvorrichtung 52 bewirkt, wobei in Fig. 5 die Vorwähleinrichtung für den betreffenden Messspalt beispielsweise gemäss Fig. 1 nicht dargestellt wurde.
Die lichtelektrische Steuervorrichtung 50, das Objektiv 53 und die Beleuchtungsvorrichtung 52 sind hierbei wieder auf einem nicht dargestellten Messschlitten fest angeordnet, der sich in Führungen parallel zum Präzisionsmassstab 51 bewegt. Würde man die Drehwalze 35 so stellen, dass der Leerraum 46 eingeschaltet ist, so würden in der gezeichneten Stellung beide Photozellen 54 und 55 über die Prismen 56 und 57 die gleichen Lichtenergien erhalten, und die Steuervorrichtung würde somit in Ruhe bleiben. Durch Zwischenschaltung der Körper 38 mit der Glasplatte 47 werden jedoch die Abbildungsstrahlen in sich parallel verschoben, so dass jetzt die Photozelle 55 mehr Licht erhält als die Photozelle 54.
Hierdurch wird die Steuervorrichtung in Tätigkeit gesetzt und der Messschlitten, der die Beleuchtungsvorrichtung trägt, das Objektiv und die lichtelektrische Steuervorrichtung trägt, so lange bewegt, bis wieder beide Photozellen gleiche Lichtenergien erhalten. Im dargestellten Falle findet demnach eine Bewegung um s/lo mm statt.
Mit dem Körper 35 ist ein aus zehn Zähnen bestehendes Zahnrad 58 fest verbunden, das mit dem Nummernrad 59 ähnlich wie bei einer Additionsmaschine im Eingriff steht. Hierbei entsprechen die Nummern dieses Zahnrades der Grösse der Bewegung des Messschlittens, die durch die Photozellensteuerung 50 infolge der Verschiebung der Abbildungsstrahlen durch eine der zu den Körpern 37 bis 45 gehörende planparallele Glasplatte bewirkt wird.
Auch im Falle der Fig. 5 wird das Zahnrad 58 zweckmässig in der exakten Stellung fixiert. Hierzu wird vorteilhaft eine federnde Raste verwendet. Durch Anordnung weiterer Drehkörper entsprechend dem Körper 35, jedoch mit um eine Zehnerpotenz schmäleren oder anders geneigten Glasplatten kann dann die feinere Unterteilung in Hundertstel- und Tausendstelmillimetern durchgeführt werden.
Durch Kombination der Vorrichtungen nach Fig. 1 und Fig. 5 können daher Präzisionsmassstäbe beliebiger Länge in jeder gewünschten Unterteilung durch Vorwählung eingestellt bzw. Steuervorrichtungen in jede vorgewählte Stellung verfahren werden.
Es ist weiterhin möglich, Mittel zur Freigabe bzw.
Verschiebung von Abbildungs- bzw. Beleuchtungsstrahlen mehrerer Stellen des dekadischen Systems auf einen Drehkörper zu vereinigen, wobei dann die Drehung des Drehkörpers zur Freigabe oder Verschiebung der nächsten Teilung entsprechend kleiner wird.
Die Einstellung in den einzelnen Stellen des Zahlensystems muss dann über entsprechend geteilte Zwischenzahnräder, gegebenenfalls unter Einschaltung von Kupplungen für die einzelnen Stellen erfolgen.
Ferner ist es selbstverständlich ebenfalls möglich, mit mehreren verschieden unterteilten Massstäben zu arbeiten, ebenso wie es möglich ist, das System Beleuchtungsvorrichtung, Abbildungsobjektiv und lichtelektrische Steuervorrichtung oder optische Ablesevorrichtung fest stehen zu lassen, während das System mit Drehkörpern verschoben wird.
Optical adjustment and measuring device
The invention relates to an optical setting and measuring device for machines and measuring devices of high accuracy with translucent gaps arranged on a precision scale.
So far, groups of translucent gaps have been arranged in a micrometrically adjustable grid and they are shaded by the projected images of scale lines in the measurement position reached, thereby causing photoelectric control means to respond, which cause the machine to stop.
If you want to use translucent gaps as measuring gaps instead of the graduation marks, a controllable cover must be assigned to each measuring gap of the scale so that only one measuring gap is open for the setting process.
The aim of the invention is to improve the controllability of the covers and to enable measuring gaps to be arranged and selected at close intervals.
According to the invention, this is achieved in that several rotating rollers, which are geared to the number gearwheels, carry means in association with the teeth of the number gearwheels which, in the combination of their settings, determine the measuring gap corresponding to the numbered value set.
An advantageous embodiment of the invention consists in that the rotating rollers are provided with axially extending and radially directed covers (lamellae) which are interrupted by gaps which are offset from one another by one position over the entire length of the rotating rollers from cover to cover, whereby the column of one roller the graduations, the column of the other roller the tens and the column of another roller the hundreds etc. and determine the measuring gap resulting from the rotary settings, which is switched into the optical beam path.
The rotating rollers are advantageously arranged parallel to one another and one behind the other in the direction of the optical beam path.
This results in two possibilities. Either the rotating rollers can be arranged parallel to a precision rule provided with measuring gaps and release the measuring gap corresponding to the set numerical value on the precision measuring rule and cover all the other measuring gaps, -or the rotating rollers can themselves be designed as a precision measuring rule, whereby the gap set is the Measuring gap is.
The advantage of the radially directed covers arranged on the circumference of the rollers is that the gaps in the covers can be subdivided as finely as desired over any length of the measuring section by setting several rotating rollers, the first roller having the roughly subdivided gaps that are in one Position releases a decade of the next following roller, so that its setting in connection with the first roller and this in turn in connection with the next following, further subdivided roller, etc. for the position of the measuring gap, as this results from the combination of the settings of all rollers , is decisive.
As far as it is important to release existing measuring gaps on a precision ruler, the finely subdivided gap in the lamellas of the associated rotating roller is dimensioned so that it is slightly wider than the actual measuring gap on the ruler. Precision accuracy is therefore not important when dimensioning these gaps. The arrangement of the gaps on the rotating rollers, however, allows them to be incorporated with a high degree of accuracy, so that the otherwise existing precision scale, which has the measuring gaps, can then be omitted. In this case it is expedient to assign the optical scanning device to the finely divided rotating roller so that the actual measuring gap produced by it is as close as possible to this optical system in order to avoid inaccuracies.
For a finer subdivision of the measuring gap, for example, downstream from it, optical means attached to one or more rotating bodies, also geared to number wheels, which effect a parallel shift of the imaging beam path that goes through the measuring gap, corresponding to the size of the subdivision.
An advantageous embodiment for an optical subdivision of the measuring gap is that for the parallel displacement of the imaging beam path, plane-parallel glass plates are provided, each of which can be rotated individually about an axis perpendicular to the optical axis and parallel to the edges of the elements of the precision scale and their thickness and angular position are determined and permanently adjustable in such a way that the value desired for the finer subdivision of the precision scale is achieved.
In all cases it is advantageous if the precise setting of the angle of rotation of the rotating body is fixed by resilient detents engaging in the gear wheels.
In general, one will work with equally divided standards. In this case the number wheels are provided with ten teeth according to the decadal system, with each tooth being assigned the associated number from 0 to 9, similar to the case with adding machines.
The optical setting and measuring device can also be operated with several differently divided scales.
The subject of the invention is shown in the drawing in several exemplary embodiments, namely show:
1 shows a device with rotating rollers having cover strips in connection with a precision rule which carries the actual measuring gaps,
FIG. 2 is a side view of FIG. 1,
3 shows a modification of FIG. 1, in which the measuring plate is arranged directly in the last rotating roller instead of the precision scale,
FIG. 4 shows a side view of FIG. 3,
5 shows a device provided with optical means for finer subdividing the scale in a schematic representation and FIG
FIG. 6 shows a side view of FIG. 5.
In the exemplary embodiment according to FIG. 1, 1 is a precision rule which consists of measuring gaps 2 lying next to one another, which are interrupted by opaque glare strips 3. The precision ruler has holders 4 which are connected to the bed 5 of the device. In addition, the bed carries the two parallel guides 6 and 7 for the measuring slide 8. This carries the lighting device 9, which consists of an electrical light source 10 and a condenser lens 11 and which emits parallel light, the light rays of which are denoted by 12. The bed slide 8 also carries the photoelectric measuring device, which is denoted by 13. It contains two roof prisms 14 and 15 as well as the two photocells 16 and 17 and other control means, not shown. This photoelectric measuring device is known per se.
The current from the two photocells is used in conjunction with a bridge circuit and a display device located in the bridge compensation line for the precise measurement or adjustment of the measuring slide 8 to the released measuring gap 2.
To pick out a specific measuring gap, two rotating rollers 18 and 19 are interposed between the lighting device 9 and the measuring device 13 or the precision scale 1, which are rotatably mounted on the machine bed 5 parallel to one another. Each of the rotating rollers has diaphragm blades 18 'and 19' on its circumference, which are interrupted by gaps 18 "and 19". The gaps 18 ″ are somewhat wider than the width of the measuring gaps 2 of the scale 1. The gaps 18 ″ of the lamella 18 'of the rotating roller 18 are arranged in such a way that, when the lamella 18' is in a vertical position, the illuminating beams to a certain measuring gap, which corresponds to the rotary setting of the rotary roller, but also in the same setting to the 10, 20, 30 etc.
Divisions removed measuring gaps of the same lamella. The selection of a specific measuring gap from this row of measuring gaps which the rotating roller 18 leaves free is carried out by the downstream rotating roller 19 which covers all but one of the measuring gaps in this row.
A gear 20 consisting of ten teeth is fixedly connected to the rotating roller 18, which, with the interposition of the gear 21, meshes with the number gear 22, which carries the numbers 0 to 9 on the dial 23, the ten teeth of this gear and the ten Rotary settings of the rotating roller 18 correspond. If the number gear 22 is rotated to a predetermined position from 0 to 9, the rotating roller 18 rotates accordingly and, according to its columns, allows the parallel beam 12 to the corresponding measuring gap 2 of the precision scale 1 and to the 10, 20, 30 etc. divisions corresponding measuring gaps. For example, the measurement gaps 2, 12, 22, 32, 42 ... are exposed.
If the rotating roller 18 is rotated by 360, that is, by one tooth, the next lamella 18 'comes into the vertical position on the line O shown in broken lines in FIG. 2. As a result, the measuring beams 12 reach the adjacent measuring gap of the precision scale, for example to measuring columns 3, 13, 23, 33 etc.
The lamellas of the rotating roller 19 carry gaps 19 ″, the width of which corresponds to the length of ten divisions of the precision scale 1. The gaps 19 ″ of the lamellae 19 'of the rotating roller 19, like the gaps 18 ″ of the rotating roller 18, are arranged in the sense of a thread pitch, in such a way that after rotating the rotating roller 19 by 360, i.e. by one tooth, the next ten measuring gaps of the precision scale can receive light. In the illustrated embodiment, the rotating roller 18 is set to 0, so that the measuring gaps 0, 10, 20, 30, 40 ... are released by this rotating roller.
From this number of measuring gaps, the setting of the rotary roller 19, which is set to the numerical value 2, releases the second decade of all measuring gaps, so that the combination of the two rotary rollers enables the measuring gap 20 on the precision scale 1, while all other measuring gaps are covered are. The combination of the rotating rollers 18 and 19 therefore makes it possible to supply light to only a single measuring gap of the precision scale 1 between 0 and 99 when two rotating rollers, as in the exemplary embodiment, are used.
If the measuring slide 8 is moved from the starting position 0 along the precision scale, the illuminating beams 12 can only reach a single predetermined measuring gap of the precision scale, in the example shown to the measuring gap 20, and thereby cause the photoelectric control to respond, whereby the slide movement in the exact measuring position is stopped.
For this purpose, the rotary roller 19 is firmly connected to the ten-tooth gear 24 which, with the interposition of an intermediate gear 25, meshes with the number wheel 26, the number plate of which is denoted by 27 and also bears the numbers 0 to 9, but which for this Roller have the meaning 0, 10, 20, 30, 40 ..., similar to what is the case with adding machines.
It is of course easily possible to increase the number of rotating rollers, so that the measuring gaps can be preselected from longer scales, for example from 0 to 999. Finally, it is also possible to mount intermediate imaging systems between the rotating rollers, which, like the lighting device 9 and the photoelectric control device 13, are fixedly mounted on the measuring slide 8. These intermediate systems then have the task of conveying an exact mapping of the lamella gaps on the measuring gaps of the precision scale 1 in the event that the illumination with the aid of axially parallel illumination beams is too imprecise.
The position of the rotating rollers can advantageously be secured by resilient detents which engage in the gear wheels 20 and 24 provided with ten teeth. Such detents are also known on adding machines and are therefore not shown in detail.
The embodiment according to FIG. 3 differs from that according to FIG. 1 in that the one rotating roller is designed directly as a precision scale. The basic arrangement of the rotating rollers in connection with the number wheels and the measuring slide with the lighting device and the photoelectric control is the same as in FIG. 1. FIG. 3 is therefore shown in a simplified manner. The rotating roller designed as a precision rule is denoted by 28 and the rotating roller upstream of it is denoted by 29. The rotating roller 28 carries ten webs, which are designated by 28 ', between which the measuring gaps 28 ″ are incorporated with the greatest accuracy. These measuring gaps correspond to the measuring gaps 2 of the precision scale according to FIG.
By rotating the rotating roller 28 by 360 in each case, the next measuring gap in terms of the scale division is brought into the beam path 12. The relevant measuring gap is imaged onto the photoelectric control device 13 by the objective 60. Objective, control device and lighting device are in turn firmly mounted on the measuring slide, not shown in FIG. 3, corresponding to measuring slide 8 of FIG. 1, which moves on guides 6, 7 (FIG. 1), which are also not shown.
The choice of the next higher point of the decadal system is made in accordance with the embodiment according to FIG. 1 by the rotating roller 29 fitted with lamellae 29 '. The setting of the two rotating rollers takes place on the number wheels 30 and 31. The teeth of the number gear 30 mesh with the gear 32, which also has ten teeth and sits on the axis of the rotating roller 28, while the number wheel 31, which is provided with ten teeth, has intermediate gears 33 and 33 'is geared to the ten-tooth gear 34 which is seated on the axis of the rotating roller 29.
Scales of greater lengths generally have a millimeter graduation as the finest graduation. The further subdivision is then carried out, for example, in such a way that, after an enlarged image of the relevant measuring element, a reference reticle or the measuring head of a control device is moved mechanically, whereby the movement - generally carried out by the spindle and nut - is read on a measuring drum. Such an adjustment of the measuring head is of course also possible in such a way that it is done, for example, by a spindle, the rotation of which is also effected by number gears, possibly with the interposition of clutches.
Such mechanical adjustment devices can in themselves be very simple and, as a result of the enlarged intermediate image, also be sufficiently precise.
They only have the disadvantage that with them the transition over one or more places of the decadal system (e.g. from 0.999 to 1.001) is only possible using larger mechanical means, which brings unrest and thus inaccuracy into the device. The further subdivision of the precision scale is therefore carried out by optical means known per se. For this purpose, in the simplest case, the parallel displacement of imaging beams through plane-parallel glass plates can be used, which can be rotated around an axis that runs perpendicular to the optical axis of the imaging system and parallel to the edges of the measuring column of the precision scale. This is shown in FIGS. 5 and 6 in a simple embodiment.
A rotating body 35 with the axis of rotation 36 carries a total of nine bodies 37 to 45 and an empty space 46. Each of these bodies 37 to 45 contains a plane-parallel glass plate and can be rotated about an axis perpendicular to the optical axis and parallel to the edges of the measuring gaps of the precision scale 51.
The thickness and position of the glass plates is set up in such a way that, in terms of a further subdivision of the precision scale, ten parallel displacements of the optical imaging beams can be carried out within one point of the decadal system. If, for example, one wishes to subdivide the precision scale 51, which is divided into 1 millimeter, into tenths of a millimeter with the aid of the device, the glass plate located in the body 45 causes a parallel shift of the imaging rays, which corresponds to 1/10 mm on the precision scale.
The glass plate located in the body 44 produces a parallel displacement of the imaging rays which corresponds to 2 / lo mm on the precision scale.
The glass plate located in the body 37 then causes a displacement of the imaging rays which corresponds to 9/10 millimeters on the precision scale.
In FIG. 5, the body 38 is switched into the imaging beam path which, according to the above, causes a displacement of the imaging beams that corresponds to 8/10 mm on the precision scale.
The glass plate is labeled 47. The structure of all bodies 37 to 45 corresponds to that of body 38.
The thickness of the glass plate 47 associated with the body 38 is selected such that the desired shift occurs in the position shown at 45O.
The body 38 is rotatable about the axis 48.
It can be precisely adjusted by means of the adjusting screw 49 and fixed in the adjusted position by means not shown. The mounting of the bodies and their adjustment means are also the same for all of them, so that they are only described for the body 38 located in the beam path. The exact position is clearly found by an optical measurement of the displacement of the image of the relevant measuring gap after the interposition of the body 38 with the glass plate 37.
The objective 53 is used to map the measuring gap onto the photoelectric control device 50.
The measurement gap is illuminated by the lighting device 52, the preselection device for the relevant measurement gap, for example according to FIG. 1, not being shown in FIG. 5.
The photoelectric control device 50, the objective 53 and the lighting device 52 are again fixedly arranged on a measuring slide (not shown) which moves in guides parallel to the precision scale 51. If the rotating roller 35 were to be set so that the empty space 46 is switched on, both photocells 54 and 55 would receive the same light energies via the prisms 56 and 57 in the position shown, and the control device would thus remain at rest. By interposing the body 38 with the glass plate 47, however, the imaging beams are shifted in parallel so that the photocell 55 now receives more light than the photocell 54.
This activates the control device and moves the measuring slide, which carries the lighting device, the lens and the photoelectric control device, until both photocells again receive the same light energies. In the case shown, a movement of s / lo mm takes place.
A gear 58 consisting of ten teeth is fixedly connected to the body 35 and meshes with the number wheel 59 in a manner similar to that of an addition machine. The numbers of this gearwheel correspond to the size of the movement of the measuring slide which is brought about by the photocell control 50 as a result of the displacement of the imaging beams through one of the plane-parallel glass plates belonging to the bodies 37 to 45.
Also in the case of FIG. 5, the gear 58 is expediently fixed in the exact position. A resilient catch is advantageously used for this purpose. By arranging further rotating bodies corresponding to body 35, but with glass plates narrower by a power of ten or inclined differently, the finer division into hundredths and thousandths of a millimeter can then be carried out.
By combining the devices according to FIG. 1 and FIG. 5, precision rulers of any length can therefore be set in any desired subdivision by preselection or control devices can be moved into any preselected position.
It is still possible to use funds to release or
To unite displacement of imaging or illumination rays of several points of the decadal system on a rotating body, the rotation of the rotating body then being correspondingly smaller to release or shift the next division.
The setting in the individual digits of the number system must then be made using appropriately divided intermediate gears, possibly with the activation of clutches for the individual digits.
Furthermore, it is of course also possible to work with several differently subdivided scales, just as it is possible to leave the system of lighting device, imaging lens and photoelectric control device or optical reading device stationary while the system is shifted with rotating bodies.