CH422357A

CH422357A - Messeinrichtung für Längen oder Winkel

Info

Publication number: CH422357A
Application number: CH1438463A
Authority: CH
Inventors: Raentsch Kurt Ing Dr
Original assignee: Hensoldt & Soehne Optik
Priority date: 1962-12-11
Filing date: 1963-11-25
Publication date: 1966-10-15
Also published as: GB1021535A

Description

Messeinrichtung für Längen oder Winkel
Die Erfindung betrifft eine Messeinrichtung für Längen oder Winkel, bei der eine Teilung verogeschen ist und eine relativ zu dieser Teilung verschiebbare Ableseeinrichtung. Es ist bekannt, beispielsweise zur anzeige des Flüssigkeitsstandes, ein Band mit einer Skala vorzusehen, dessen eines Ende einen Schwim- mer und. dessen anderes Ende ein Gegengewicht trägt. Hebt oder senkt sich der Flüssigkeitsspielgel, tdann bewegt sich das Band über die Rolle, und mit Hilfe eines festsbohenden Index kann der jeweilige Flüssigkeitsstand abgelesen werden.

Bei diesem Gerät ist die Messstrecke recht kurz.

Ausserdem nutet es grundsätzlich die Schwerkraft aus und ist deshalb nur für vertikale Längenmessun- gen geeignet.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Messeinrich- tung anzugeben, welche ein Band als Massverkörpe- rung vorsieht, jedoch gewährleistet, dass die Mess- strecke beilebig lang sein kann udn ausserdem nicht an'die vertikale Messrichtung gebunden ist.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass ein endloses Band vorgesehen ist, welches die Teilung aufweist, sowie wenigstens ein mit der Ableseeinrichtung verbundenes drehbares Andruckmittel, das das Band'gegen eine Unterlage drückt, derart, dass das Band beim Verschieben der Ablese- einrichtung auf der Unterlage abrollt.

Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen :
Fig. 1 die Ansicht des erfindungsgemässen Gerätes,
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 11-Il der Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie IIMII der Fig. 2,
Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 2,
Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 2,
Fig. 6 ein geändertes Ausführungsbeispiel,
Fig. 7 ein geändertes Ausführungsbeispiel,
Fig. 8 ein geändertes Ausf ührungsbeispiel,
Fig. 9 ein geändertes Ausführungsbeispiel,
Fig. 10 einen Schnitt nach der Linie X-X der Fig. 9,
Fig. 11 ein geändertes Ausführungsbeispiel,
Fig. 12 die Draufsicht auf das abgewickelte Band der Fig. 11,
Fig. 13 die schematische Darstellung des Abnehmers der Fig.

11,
Fig. 14 die Ausbildung der Einrichtung für Winkelmessungen,
Fig. 15 ein geändertes Ausführungsbeispiel,
Fig. 16 ein geändertes Auaführungsbeispiel,
Fig. 17 ein geändertes Ausführungsbeispiel.

Gemäss den Fig. 1 bis 5 ist eine Ableseeinrioh- tung 1 mit dem Schlitte 2 einer Werkzeugmaschine verbunden. Mit dem Bett 3 der Maschine ist eine plane Führungsfläche 4 verbunden sowie eine Zahn- stange 5. Auf der planen Führungsfläche 4 rollt beim Verschicben der Albeseeinrichtung 1 ein endloses Band 6 ab. Das Band ist um drei Rollen 7, 8 und 9 gelegt (Fig. 3). Die Rolle 9 ist federnd gelagert, um das Band zu spannen. Das band 6 trägt eine Teilung 10 (Fig. 2).

Der unter einem Objektiv 11 erschei- nende Massstabstrich wird mit Hilfe einies Prismas 12 über ein Teilungsprisma 13 und ein sammelndes Glied 14 in ein Ablesefenster 15 abgebildet, Das Bild des Teilstriches ist in Fig. 1 mit 16 bezeichnet worden. Die Beleuchtung der Ablasestelle erfolgt durch eine Lichtquelle 13' mit Hilfe eines Konden- sors 13"und des Teilungsprismas 13. Das Ablese- fenster 15 trägt zwei feststehende Marken 17, welche dazu dienen, das Bild 16 eines Massstabstriches im das Ablesefenster 15 in eine Sollage zu bringen.

Hierzu ist das Objektiv 11 in einer Führung 18 mit Hilfe einer Spindel 19 verschiebbar. Die Spindel wird von einem Drehknopf 20 aus (Fig. 3) über Zahnräder 21, 22 angetrieben. In das Zahnrad 21 greift ein weiteres Zahnrad 23. Das Zahmad 23 ist über eine Welle 23' (Fig. 5) mit einem Zahnrad 24 verbunden, welches in ein Zahnrad 25 greift. Das Zahnrad 25 treibt über eine Welle 26 ein Zählwerk 27 an, so dass die Vacschiebungsgrösse des Objekti- ves 11 in Bruchteilen der Massstbeinheiten im Zählwerk 27 angezeigt wird. Die Teilung 10 ist unbe- ziffert. Um den Grobkesswert zu erhalten, greift in die Zahnstange 5 ein Zahrad 28 (Fig. 4).

Das Zahnrad 28 treibt ein Zahnrad 29 an, welches über eine Welle 30 (Fig. 2) ein weiteros Zählwerk 31 betätigt, das die Zahl der unter dem Objektiv 11 vorbeiwandemden Skalenstriche anzeigt. Zwischen dem Zahnrad 29 und dem Zählwerk 31 sind eine Kupplung 32 sowie eine Wendekupplung 33 vorgesehen. Diese Kupplungen werden mit Hilfe von Knöpfen 34 und 35 (Fig. 1) betätigt. Durch Bewegen des Knopfes 34 in Richtung des Pfeiles 35 kann die Kupplung 32 ein- und ausgerastet werden. Durch Drehen des Knopfes 34 kann der Wert in dem Zählwerk 31 auf Null eingestellt werden. Der zweite Drehknopf 36 betätigt'die Wendekupplung 33.

Mit Hilfe der Wendekupplung ist es möglich, bei ein und derselben Verschiebungsrichtung der Ableseeinrichtung 1 wahlweise vorwärts oder rückwärts zu zählen.

Die bisher beschriebene Einrichtung wirkt folgendermassen :
VErschiebt man die Ableseeinrichtung 1 der Fig. 1 in Richtung des feiles 40, dann rollt das Band 6 auf der planen Fläche 4 ab. Unter dem Objektiv wandern die auf dem Banid. aufgebrachten Skalenstriche 10 vorbei. Die Zahl dieser durchwan- dernden Skalenstriche wird im Zählwerk 31 lange- zaigt. Nach Beedigung der Schliettenverschiebung wird das Bild 16 des Skalenstniches im allgemeinen nicht genau zwischen den Marken 17 das Ablese- fensters 15 liegen. Deshalb wind der Knopf 20 so weit gedreht, bei das Bild seine vorschriftsmässige Lage einganommen hat.

Die hierzu notwendige Verschiebung des Objektives 11 wird im Zählwerk 27 als Feinmesswart angezeigt.

Das Band 6 muss, um zu genauen Messwerten zu kommen, zwischen den Rollen 7 und 8 fest auf der Unterlage 4 haften, weil Verschiebungen des Bandes relativ zur Unterlage Messfehler mit sich brigen würden.

Um diese Haftung zu gewährleisten, tist die Ablesseinrichtung 1 mit dem Schlitte 2 durch ein Federparallslogramm 41, 42 verbunden (Fig. 2), so dass die Ableseeinrichtung 1 in Richtung dies Pfeiles 43 Bewegungen ausführen kann. Die Ableseeinrichtung 43 trägt ferner einen Magneten 44, wel- cher bestrebt ist, die Einrichtung 43 stets gegen das Bett 3 der Maschine zu ziehen, so Mdass der Kraft sohluss zwischen dem Band 6 und der planen Fläche 4 gewährleistet ist.

Da sich bahn Überfahren der Fläche 4 Uneben- heiten, welche z. B. durch Metallspäne oder dergleichen hervorgerufen sein können, störend bemerkbar machen, trägt die Ableseeinrichtung l Schaber 104 und 105, welche die Fläche reinigen.

Gemäss Fig. 6 ist die plane Fläche 4 als Dauermagnet 4' ausgebildet, so dass der Magnet 44 der Fig. 2 entfallen kann.

Fig. 7 zeifgt ein geändertes Ausführungsbeispiel.

Das B, and 6 ist perforiert. In die Parforationslöcher 70 greifen Zähne 71 der Rolle 9'. Mit der Rolle 9' ist eine Welle 30'verbunden, die jetzt die Aufgabe der Welle 30 der Fig. 2 übernimmt.

Gemäss Fig. 8 trägt das Band 6 Magnete 80, welche das Band 6 auf der Unterlage 4 festhalten, so dass es dort nicht verrutschen kann. Die Rollen 7 und 8 sind durdh Rollen 7'und 8' ersetzt, welche Polygonform haben, so Idass die Magnete 80 gut um die Rollen herumgeführt werden können.

Die Fig. 9 und 10 zeigen ein Ausführungsbeispiel mit einem geänderten Messprinzip. Im Band 6 s, ind rechtwinklige Prismen 81 vorgesehen, über die ein Ausgangsgitter 82 mit Hilfe eines telezentrischen Spiegelobjektives 83 im Massstab 1 : 1 auf ein Auf- fanggitter 84 abgebildet wird. Bewegt sich die Ab- lesseinchtung 1, dann bewegen sich auch die Prismen 81 relativ zur Ableseeinrichtung, und das Bild des Ausgangsgitters 82 wandert mit 4facher Ge schwindigkeit über das Auffanggitter 84.

Das Aus- gangsgitter 82 wird mit Hilfe ; einer Lichtquelle 85 und eines Kondensors 86 beleuchtet, so dass bei der Verschiebung der Ableseeinrichtung 1 hinter dem Auffamggitter 84 Lichtimpulse erzeugt werden, wel- che über ein Prisma 87 in eine impulszählende Ein- richtung 88 gegeben werden, die deren Zahl dort als digitalen Messwert im Anzeigetableau 89 anzeigt.

Je nach Ausbildung des Ausgangs- und Auffanggitters können auch andere Amessverfahren, als beschreben, Anwendung finden.

Zum Beispiel kann die Teilung kodiert sein.

Unter einer kodierten Teilung wird hierbei verstan- den, en, dass in mehreren nebeneinanderliegenden Bahnen helle und dunkle Felder so angeordnet sind, dass eine über jeder Bahn angeordnete Photozelle beim Verschieben des Bandes eine bestimmte Licht- beaufschlagung erhält. Und zwar ist die Feldvertei lung so gewählt, dass sich in jeder Stellung des Bandes die Lichtbeaufschlagung der Photozellen ändert und richt weiderjholt. Deshalb erhält man in jeder Stellung ides Bandes eine eindeutige und einmalige Lichtbeaufschlagung der Zellen und kann hieraus rückwirkend auf die Verschiebungsgrösse sahliessen.

Gemäss den Fig. 11, 12, 13 ist auf das Band 6 eine leitende rechteckfönnige Linie aufgedruckt.

Fig. 12 zeigt die Abwicklung des Bandes. Das Band selbst besteht aus einem isolierenden Kunststoff. Mit der Ableseeinrichtung sit ein Abnehmer 102 ver bunden, in dessen Leitungen beim Verschieben sinus förmige Induktionsströme erzeugt werden, welche um 120 phasenverschoben, sind. Diese Ströme wer- den dazu benutzt, nach dem Induktosyn-Verfahren in dem Zifferntableau 103 die Verschiebungsgrösse anzuzeigen.

Fig. 14 zeigt die Ausbildung der Einrichtung für Winkelmessungen. Auf einem kreisförmigen zylind- rischen Teil 110 läuft jetzt die Ableseeinrichtung 111. Da-mit das Band satt auf dem Teil 110 liegt, ist die Einrichtung 111 von aussen her gegen den Teil 10 gedrückt.

Gemäss Fig. 15 trägt das Band wie in Fig. 8 und 10 Magnete 80. In Abänderung dieser Figuren trägt jedoch auch die Umlenkrolle 7"Magnete 80', deren Pole, wie durch die Buchstaben NS angedcutet worden ist, dan Magneten 80 entgegenwirken. Hier- durch wird erreicht, dass die Magnete zwischen den Andruckrollen 7"und 8" das Band ; an die Unterlage ziehen. An den Stellen, wo sich jedoch die Magnete den Andruckrollen 7" und 8" nähern, heben sich die Magnetkräfte auf, so dass sich das Band an diesen Stellen leicht von der Unterlage abhebt.

Fig. 16 zeigt ein Ausführungsbaispiel, bei dem das Band 6 mit einem Gitter 120 verschen sit, und ein Abtastigitter 121, welches entsprechende Spallte 122 aufweist, gleicet beim Verschieben der. Einrichtung über das Gitter 120. Sieht man gemäss dieser Ausbildung eine Auflichtbeleuchtung vor, dann empfängt eine nachgeschaltete Photozelle oder dergleichen Lichtimpulse, welche in an sich bekannter Weise zu Zählschritten verarbeitet werden.

Fig. 17 zeigt ein geändertes Ausführungsbeispiel.

Das Band 6 trägt hier sinusförmig ausgebildete lichtreflektierende Felder 123 und stark absorbierende Felder 124. Zwischen dan Andruokrollen 7"und 8", beispielsweise der Fig. 15, sind Idrei Photozellen 125, 126, 127 vorgeschen, ddren Abstand so gross ist, dass die Photozellen bei Auflicbtbdeuohtung des Bandes Lichtintensitäten empàngen, die um 120 gegeneinander phasenverschoben sind, so dass unmittelbar eine Analogmessung angeschlossen werden kann. Anstelle der sinusförmigen Felder kann man auch dreieckförmige Felder benutzen, so dass dann der von den Photozellen gelieferte Strom linear anwächst und fällt.

Claims

PATENTANSPRUCH Messeinriohtung für Längen oder Winkel, bei, der eine Teilung vorgesehien ist und eine relativ zu dieser Teilung verschiebbare Ableseeinrichtung, gekennzeichnet durch ein endloses Band, welches die Tei- lung aufweist und durch wenigstens ein mit der Ableseinrichtung verbundenes drehbares Andruck- mittel, das das Band gegen eine Unterlage drückt, derart, dass das Band beim Verschieben der Ableseeinrichtung auf der Unterläge abrollt.

UNTERANSPRÜCHE 1. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Band mechanische, magneti sehe oder elektromagnetische Mittel trägt, welche es an die Unberlage ziehen (Fig. 2, 6, 8, 15).

2. Einrichtung nach, Patentanspruch, dadurch gekanneichnet, dass das Bard au zu einer Raupe zusammengesetzten Gliedern besteht (Fig. 8, 10, 15).

3. Einrichtung nach Patentanspruch und Unter , anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Glieder aneinandergereihte Magnete sind (Fig. 8, 10, 15).

4. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnete elektrisch gesteuert werden.

5. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die An druckrollen Magnete tragen, deren einer Pol einem gleichnamigen Pol eines Magneten der Raupe gegen- übersteht (Fig. 15).

6. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass das Band eine unbezifforte Teilung trägt und eine Bezifferungseinrichtung in der Ab leseeinrichtung vorgasehen ist (Fig. 5).

7. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Be- zeifferungseinrichtung von einer der Andruckrollen angetriegben wird.

8. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Band perforiert ist und in die Perforation ein Ritzel der Bezifferungseinrichtung greift (Fig. 7).

9. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 6, dadurhc gekennzcichnet, dass die Be- zifferungseinrichtung einen gesonderten Antrieb bat, vorzugsweise eine mit der Unterlage verbundene Zahnstage (Fig. 4).

10. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Band Prismen, vorzugsweise rechtwinklige Prismen, trägt, über die eine Teilung, beispielsweise ein Ausgangsgitter, abgebildet wird, derart, dass das Bild der Teilung beim Verschieben der Ableseeinrichtung wandert (Fig. 10).

11. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilung als Gitter, beispielsweise als kodiertes Ausgangsgitter oder als ein für eine Analogmessung vorgesehenes Gitter, ausgebildet ist und die Ableseeinrichtung ein Aufanggitter oder einen Abtastspalt aufweist, dem aine elektrisch oder elektronisch arbeitende Einrichtung nachgeschaltet ist (Fig. 12, 13, 16, 17).

12. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Band als Massstab für das Induktosynverfahren ausgebildet ist und die Ablese- einrichtung den Abnehmer trägt (Fig. 12).

13. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Band eine Teilung in Form eines Gitters trägt und die Ablesevorrichtung ein Abtastigitter (Fig. 16).

14. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Band und das Abtastgitter Moirestreifen erzeugen.

15. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekonnzeichnet, dass das Band reflektierende Felder aufweist und wenigstens eine vorgesehene Photozelle Licht von diesen Federn empfängt, derart, dass die von der Photozelle erzeugten Strpme in Abhängig keit von einer Bandbewegumg sinusförmig oder linear verlaufen (Fig. 17).

16. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 15, gekennzcichnet, durch dcei hintereinander angeoBdnete Photozellen, welche vom Band um 120 phasenverschobene Lichtintensitäten abgreifen (Fig. 17).

17. Einrichtung nach Patentaspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterlage kreisförmig ist (Fig. 14).