Ablesevorrichtung für Massstäbe
Die Erfindung betrifft eine Ablesevorrichtung für Massstäbe, bei der ein Massstabstrich in ein Ablesefenster projiziert wird und Mittel vorgesehen sind, um das Bild des Massstabstriches mit einer Marke oder Doppelmarke zur Deckung zu bringen.
Bei den bekannten Ablesevorrichtungen wird die Überlagerung eines Massstabstriches und z. B. der Marke dadurch erreicht, dass die Marke auf einer verschiebbaren Glasplatte angeordnet ist. Die Grösse der Verschiebung der Glasplatte gibt den Feinmesswert. Da in das Ablesefenster der Massstabausschnitt vergrössert abgebildet wird, muss dementsprechend die Glasplatte eine relativ grosse Verschiebemöglich ke.it haben. Aus diesem Grunde sind die bekannten Geräte dieser Art recht gross und eignen sich nicht immer für den Einbau in die verschiedensten Werkzeugmaschinen.
Die Erfindung beseitigt diesen Nachteil dadurch, dass zur Projektion des Massstabausschnittes in das Ablesefenster ein zweiteiliges Objektiv vorgesehen ist, dessen erster Teil im Abstand seiner Brennweite vom Massstab angeordnet ist und durch eine Messschraube relativ zum zweiten Teil, parallel zum Massstab, verschiebbar ist und dass sowohl der erste Teil des Objektivs als auch die Messschraube mit im Ablesefenster erscheinenden Skalen verbunden sind.
Verschiebt man bei dieser Ausbildung den ersten Teil des Objektivs mit Hilfe der Messschraube, dann wandert im Gegensatz zu den bekannten Einrichtungen das Bild des Massstabstriches im Ablesefenster. Hierbei verschiebt sich auch die mit dem ersten Objektivteil verbundene Skala sowie die mit der Messschraube verbundene Skala, so dass der Verschiebung des Objektivteiles entsprechende Werte im Ablesefenster erscheinen. Da die Skalen nur der Messwertanzeige dienen, können sie klein gehalten sein. Da ferner der Verschiebeweg des ersten Ob jektivteiles maximal nur die Länge eines Massstab intervalles zu haben braucht, kann das gesamte Gerät klein gehalten werden.
Massstabableseeinrichtungen mit verschiebbaren
Objektiven sind an sich bekannt. Bei diesen Gerä ten sind hinter dem Objektiv eine geometrische
Strahlenteilung bewirkende Mittel vorgesehen. Diese
Mittel teilen das Bild eines Massstabstriches in zwei
Teile und die Teile erscheinen im Ablesefenster dann gegeneinander versetzt, wenn der Massstabstrich nicht genau in der Achse des Objektivs liegt. Durch
Verschieben des Objektivs kann dieser Zustand her gestellt werden. Das Mass der dazu notwendigen
Verschiebung gibt den Feinmesswert an. Diese Geräte arbeiten nach einem anderen Prinzip als das erfin dungsgemässe Gerät. Sie lassen sich wegen der vor gesehenen Mittel zur geometrischen Strahlenteilung nicht klein halten.
Bei dem erfindungsgemässen Gerät können Mess fehler dadurch auftreten, dass der verschiebbare Ob jektivteil infolge eines Führungsfehlers bei seiner
Verschiebung kippt. Dies würde eine Auswanderung des Bildes des Massstabstriches im Ablesefenster nach sich ziehen und die Messschraube müsste zur Koin zidenzeinstellung zusätzlich gedreht werden. Diese zusätzliche Drehung würde aber das Messergebnis verfälschen. Diesen Fehler kann man in weiterer
Ausgestaltung der Erfindung dadurch beseitigen, dass man den Knotenpunkt des verschiebbaren Ob jektivteiles in seine Führungsebene legt. In diesem
Fall ist nämlich das unter dem Namen Eppenstein
Prinzip bekannte Prinzip erfüllt.
In zweckmässiger Ausgestaltung der Erfindung erscheinen das Bild des Massstabstriches, ferner die mit dem verschiebbaren Objektivteil verbundene Skala und die mit der Messschraube verbundene Skala an verschiedenen, vorzugsweise übereinander oder nebeneinanderliegenden Stellen im Ablesefenster, und es werden an diesen Stellen jeweils verschiedene Dezimalwerte abgelesen. Hierdurch wird das Ableseergebnis in besonders übersichtlicher Weise erhalten. Als zweckmässig hat es sich erwiesen, den Massstab in Zentimeterintervalle zu unterteilen und den Teilstrichen eine Millimeterbezifferung zuzuordnen, ferner die mit dem verschiebbaren Objektiv verbundene Skala so auszubilden, dass sie die Massstabintervalle in 10 Teile unterteilt und die mit der Messschraube verbundene Skala 1/loo Millimeterwerte anzeigen zu lassen.
Vorteilhaft liegt die mit dem verschiebbaren Objektivteil verbundene Skala in unmittelbarer Nähe des Ablesefensters und die Messschraube ist mit einer Zifferntrommel verbunden, deren Umfang bis in die unmittelbare Nähe des Ablesefensters reicht. Bei dieser Ausbildung können besondere Mittel zur Abbildung dieser Skalen in das Ablesefenster entfallen.
Zweckmässig wirkt in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Messschraube auf ein Mutterstück, das mit einem Stift in einer Führung gleitet, und die Führung ist für Justierzwecke in einer Ebene parallel zur Achse der Messschraube neigbar. Dreht man bei dieser Ausbildung die Messschraube, dann verschiebt sich nicht nur das Mutterstück axial, sondern dieses wird ausserdem um einen kleinen Betrag um die Achse der Messschraube gedreht. Die Grösse dieser Drehbewegung ist abhängig von der Neigung der Führung, in der der Stift des Mutterstückes gleitet. Die Neigung der Führung kann deshalb so gross gewählt werden, dass ein konstanter Steigungs fehler der Messschraube ausgeglichen wird.
Vorteilhaft wirkt die Messschraube über einen rechtwinkligen Hebel auf den verschiebbaren Teil des Objektivs. Bei dieser Ausbildung liegt also ihre Achse senkrecht zur Verschiebungsrichtung des Objektivs. Sie kann deshalb in weiterer Ausgestaltung der Erfindung durch das gesamte Gerät geführt sein. Dies hat den Vorteil, dass ein Drehknopf wahlweise an einem der Enden der Messschraube befestigt werden kann. Diese Ausbildung ist deshalb vorteilhaft, weil das Ablesegerät in Verbindung mit den verschiedensten Werkzeugmaschinen verwendet werden soll und es bei den einzelnen Maschinen von vornherein nicht festliegt, wo der Drehknopf der Ablesevorrichtung am günstigsten angebracht wird.
Zweckmässig ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vor dem verschiebbaren Objektivteil ein nach Belieben befestigbares, die optische Achse des Strahlenganges abknickendes, vorzugsweise mit einer geraden Anzahl von Reflexionsflächen versehenes Prisma vorgesehen. Die Verwendung dieses Prismas kann dann vorteilhaft sein, wenn das Gerät bei einer Werkzeugmaschine verwendet werden soll, die es nicht gestattet, den Massstab senkrecht unter der Ablesevorrichtung anzuordnen. Die gerade Anzahl der Reflexionsflächen ist vorgesehen, damit sich bei Drehung der Messschraube in bestimmter Richtung die Verschiebungsrichtung des Bildes des Massstabstriches im Ablesefenster nicht ändert. Eine solche Anderung der Verschiebungsrichtung würde nämlich andere Skalenausbildung erfordern.
Zur Betrachtung des Ablesefensters ist vorteilhaft eine Lupe vorgesehen, und es ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung, hinter dieser Lupe in Richtung der Lichtstrahlen gesehen, eine gekrümmte Filterscheibe angeordnet, wobei die Krümmung derart bemessen ist, dass die Scheibe, als Spiegel aufgefasst, das Auge des Beobachters in sich selbst abbildet. Es hat sich gezeigt, dass durch eine solche Scheibe die sonst zwangläufig auftretenden Reflexe an den Oberflächen der Lupe und des Ablesefensters ausgeschaltet werden.
Häufig ist es notwendig, den Messwert an derart schwer zugänglichen Stellen abzulesen, dass auch die bisher beschriebene kleine Bauweise des Gerätes nicht ausreicht, beispielsweise, wenn die Ableseeinrichtung in Verbindung mit einem Koordinatentisch geschlossener Bauform verwendet werden soll, bei dem sich der Massstab im Innern des Tisches befindet. Um hierbei das Ablesegerät nicht in das Innere des Tisches verlagern zu müssen, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung wenigstens der verschiebbare Objektivteil in einem vom Gerät abnehmbaren langgestreckten Ansatz angeordnet, und die Messschraube wirkt über Hebel, Stangen oder dergleichen auf den verschiebbaren Objektivteil.
Diese Ausbildung hat den Vorteil, dass nur ein Teil des Gerätes, nämlich der langgestreckte Ansatz in die Nähe der Messstelle gebracht zu werden braucht und das eigentliche Ablesegerät aussen am Gerät befestigt werden kann.
Ist hinter dem verschiebbaren Objektivteil ein Umlenkprisma vorgesehen, dann ist dieses vorteilhaft mit dem Objektivteil verschiebbar, und der feststehende Objektivteil ist ebenfalls im Ansatz angeordnet.
Diese Ausbildung hat den Vorteil, dass das gesamte Objektiv einschliesslich Prisma in verschiedenen Ausführungsformen hergestellt werden kann und jeweils die Ausführungsform an die eigentliche Ablesevorrichtung angesetzt wird, welche für eine bestimmte Werkzeugmaschine die günstigste ist.
Bei dieser Ausführung kann darüber hinaus der Ansatz zur Ableseeinrichtung geneigt sein, so dass die eigentliche Ableseeinrichtung am Bedienungsstand der Maschine in einer für die Ablesung bequemen Winkellage angeordnet werden kann.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen:
Fig. 1 die Seitenansicht der erfindungsgemässen Ablesevorrichtung,
Fig. 2 die Draufsicht auf das Gerät nach Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2,
Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3,
Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 3,
Fig. 6-8 eine geänderte Messschraubenausbildung,
Fig. 9 einen Schnitt durch ein geändertes Ausführungsbeispiel,
Fig. 10 die Draufsicht auf die Fig. 9,
Fig. 11 einen Schnitt nach der Linie XI-XI der Fig. 10.
Gemäss den Fig. 1 bis 5 ist einem Gehäuse 1 ein Objektiv 2, 3 angeordnet ; der Objektivteil 3 ist gerätefest, der Objektivteil 2 ist parallel zum Massstab 4 verschiebbar. Der Objektivteil 2 ist zu diesem Zweck in einem Körper 5 gelagert, der seinerseits in einer Führung 6 gegen den Druck einer Feder 7 verschiebbar ist. Hinter dem Objektivteil 2 ist ein Pentaprisma 8 angeordnet, um die Strahlen in den Objektivteil 3 zu lenken. Der Objektivteil 2 hat vom Messpunkt M den Abstand seiner Brennweite, so dass zwischen den Teilen 2 und 3 paralleler Strahlengang herrscht. Hinter dem Objektivteil 3 ist ein teildurchlässiger Spiegel 9 vorgesehen, über den Licht zur Beleuchtung der Massstaboberfläche in den Strahlengang eingespiegelt wird. Das Licht hierzu komt von einer Lichtquelle 10.
Es wird über eine Kondensorlinse 11' und einen Spiegel 11 auf den teildurchlässigen Spiegel 9 gelenkt. Die vom Messpunkt M ausgehenden Lichtstrahlen durchsetzen den teildurchlässigen Spiegel 9 und treffen auf einen Spiegel 12. Dieser lenkt sie auf einen Spiegel 12', von wo aus sie in ein Prisma 13 gelangen. Im Prisma 13 werden die Lichtstrahlen dreimal reflektiert und anschliessend in ein Prisma 14 gelenkt. Das Prisma
14 lenkt die Strahlen schliesslich in ein Ablesefenster 15, wo sie in einem Feld 16 erscheinen.
Mit dem Körper 5 ist eine Skala 17 verbunden, welche unmittelbar in der Nähe des Ablesefensters 15 liegt. Die Skala 17 erscheint in einem Feld 18 des Ablesefensters 15.
Die Verschiebung des Objektivteiles 2 wird durch eine Messschraube 20 bewirkt. Die Messschraube 20 verschiebt hierzu zunächst ein Mutterstück 21. Das Mutterstück 21 hat einen Stift 22, der in einer Führung 23 liegt, so dass sie gegen Drehung gesichert ist. Die Führung 23 ist in einer Ebene senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 3 und 4 neigbar. Durch diese Neigung soll, wie nachfolgend an Hand der Fig. 6-8 beschrieben wird, ein konstanter Steigungsfehler der Messschraube 20 ausgeglichen werden. Mit der Mess schraube 20 ist eine Skalentrommel 24 verbunden.
Die Trommel 24 reicht bis in die unmittelbare Nähe des Ablesefensters 15. Ihre Zahlenwerte erscheinen in einem Feld 26 des Ablesefensters 15. Das Mutterstück 21 wirkt auf einen um eine Welle 27 drehbaren rechtwinkligen Hebel 28. Dieser wandelt die Bewegung des Mutterstückes 21 in eine im rechten Winkel zur Messschraube liegende Bewegung des Kör pers 5 um. Die Messschraube 20 ist durch das Gerät geführt und das Ende der Messschraube 20 ist derart ausgebildet, dass ein Drehknopf 29 wahlweise an einem der Enden der Messschraube befestigt werden kann.
In den Feldern 16, 18 und 26 des Ablesefensters 15 sind Ablesemarken 30, 31 und 32 vorgesehen. Die Marken 31 und 32 dienen dazu, auf der Skala 17 und der Tromel 24 einen Wert anzuzeigen. Mit Hilfe der Marke 30 wird die Verschiebungsgrösse des Objektivteiles 2 festgelegt. Der Massstab 4 ist ein Doppelstrichmassstab, dessen Massstabstriche Zentimeterabstand haben. Mit Hilfe eines solchen Doppelstriches wird die Marke 30 durch Drehen der Messschraube 20 eingefangen. Bei dieser Drehung hat sich mit dem Objektivteil 2 auch die Skala 17 verschoben, ausserdem sind die Werte auf der Trommel 24 im Feld 26 am Index 32 vorbeigewandert. Gemäss Fig. 2 liest man den Messwert 254,46 mm ab. Die Fig. 5 zeigt die Null stellung des Gerätes mit einem eingefangenen 100-mm-Strich.
Gemäss den Fig. 6, 7 und 8 wirkt die Messschraube 40 in der Verschiebungsrichtung des Körpers 5. Auch hier verschiebt die Messschraube 40 ein Mutterstück 41. Das Mutterstück 41 ist wieder mit einem Stift 42 versehen, der in einer Führung 43 gleitet. Die Führung 43 ist um einen Stift 44 mit Hilfe zweier Schrauben 45, 46 neigbar. In Fig. 8 ist eine derartige Neigung dargestellt. Dreht man die Messschraube der Fig. 8, dann verschiebt sich einerseits das Mutterstück 41, anderseits dreht es sich um die Achse der Messspindel. Die Grösse der Drehung des Mutterstückes hängt von der Neigung der Führung ab. Diese Drehung kann dazu verwendet werden, um einen konstanten Steigungsfehler der Messspindel auszugleichen.
Wie aus Fig. 3 zu erkennen ist, ist in der Ebene der Führung des Körpers 5 der Knotenpunkt K des verschiebbaren Objektivteiles 2 angeordnet.
Durch diese Ausbildung wird erreicht, dass infolge eines Führungsfehlers keine Messfehler auftreten.
Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, kann vor dem Objektivteil 2 ein Prisma 50 angeordnet werden, welches die optische Achse abknickt. Das Prisma 50 hat eine gerade Anzahl von Reflexionsflächen, so dass bei Drehung der Messspindel, beispielsweise im Uhrzeigersinn, die Auswanderung des Doppelstriches im Ablesefenster mit und ohne Prisma 50 stets im selben Sinne erfolgt.
In Fig. 9 bis 11 treten die von einem Massstab 101 kommenden Lichtstrahlen durch eine Glasplatte
102 in den Ansatz 103 der Ableseeinrichtung 104 ein. Hinter der Glasscheibe 102 befindet sich der erste Teil eines Objektives 105, derart, dass die vom Massstab 1 kommenden Lichtstrahlen den Objektivteil 105 parallelstrahlig verlassen. Mit dem Objektivteil 105 ist ein Pentaprisma 106 verbunden. Hinter dem Pentaprisma 106 ist im Ansatz 103 der Objektivteil 107 fest angeordnet. Die den Objektivteil
107 verlassenden Lichtstrahlen werden über einen Spiegel 108 in das Innere der eigentlichen Ablesevorrichtung gelenkt und auf der Strichplatte 119 gesammelt. Zur Einstellung eines Messwertes wird der Drehknopf 120 gedreht, und zwar so lange, bis der Massstabstrich von einer Marke 121 eingefangen ist; in Fig. 10 wurde der Massstabstrich 100 eingefangen.
Die Drehung des Knopfes 120 wird auf die Spindel 122 übertragen, welche ein Mutterstück 123 verschiebt. Mit dem Mutterstück 123 ist ein Hebel 124 verbunden, welcher durch eine Öffnung 125 des Gehäuses und weitere Hebel 126, 127, 128 in eine Schubstange 130 greift, die ihrerseits den Objektivteil 105 im Ansatz 103 verschiebt. Der Ansatz 103 ist vom Gerät abnehmbar, so dass auch Ansätze anderer Form an die Ableseeinrichtung 104 angesetzt werden können.