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.
Measuring device for lengths or angles
The invention relates to a measuring device for lengths or angles in which a division is verogeschen and a reading device that can be displaced relative to this division. It is known, for example to indicate the liquid level, to provide a band with a scale, one end of which has a float and. the other end of which carries a counterweight. If the liquid level rises or falls, the tape moves over the roller, and the respective liquid level can be read off with the aid of a fixed index.
With this device, the measuring distance is quite short.
In addition, it generally uses gravity and is therefore only suitable for vertical length measurements.
The object of the invention is to provide a measuring device which provides a tape as a measuring body, but ensures that the measuring section can be any length and is not tied to the vertical measuring direction.
This object is achieved according to the invention in that an endless belt is provided which has the division, as well as at least one rotatable pressure means connected to the reading device, which presses the belt against a base, in such a way that the belt when the reading device is moved device unrolls on the pad.
In the drawing, embodiments of the invention are shown, namely show:
1 shows the view of the device according to the invention,
FIG. 2 shows a section along the line 11-II of FIG. 1,
3 shows a section along the line IIMII of FIG. 2,
Fig. 4 is a section along the line IV-IV of Fig. 2,
Fig. 5 is a section along the line V-V of Fig. 2,
6 shows a modified embodiment,
7 shows a modified embodiment,
Fig. 8 shows a modified embodiment,
9 shows a modified embodiment,
Fig. 10 is a section along the line X-X of Fig. 9,
11 shows a modified embodiment,
FIG. 12 shows the top view of the unwound tape from FIG. 11,
13 shows the schematic representation of the pick-up from FIG.
11,
14 shows the design of the device for angle measurements,
15 shows a modified embodiment,
16 shows a modified embodiment,
17 shows a modified embodiment.
According to FIGS. 1 to 5, a reading device 1 is connected to the slide 2 of a machine tool. A flat guide surface 4 and a toothed rack 5 are connected to the bed 3 of the machine. On the flat guide surface 4, an endless belt 6 rolls off when the Albese device 1 is moved. The tape is wrapped around three rollers 7, 8 and 9 (Fig. 3). The roller 9 is resiliently mounted in order to tension the belt. The band 6 has a division 10 (Fig. 2).
The scale line appearing under an objective 11 is imaged with the aid of a prism 12 via a dividing prism 13 and a collecting member 14 in a reading window 15. The image of the graduation line has been designated by 16 in FIG. The reading point is illuminated by a light source 13 'with the aid of a condenser 13 ″ and the dividing prism 13. The reading window 15 has two fixed marks 17 which serve to move the image 16 of a scale line in the reading window 15 into a target position bring to.
For this purpose, the objective 11 can be displaced in a guide 18 with the aid of a spindle 19. The spindle is driven by a rotary knob 20 (FIG. 3) via gears 21, 22. Another gear 23 engages in the gear 21. The gear 23 is connected via a shaft 23 ′ (FIG. 5) to a gear 24 which engages in a gear 25. The gear 25 drives a counter 27 via a shaft 26 so that the displacement size of the objective 11 is displayed in the counter 27 in fractions of the scale units. The division 10 is not numbered. In order to obtain the coarse measured value, a gear wheel 28 engages in the rack 5 (FIG. 4).
The gear wheel 28 drives a gear wheel 29 which, via a shaft 30 (FIG. 2), actuates a further counter 31 which indicates the number of scale lines passing under the lens 11. A clutch 32 and a reversing clutch 33 are provided between the gear 29 and the counter 31. These clutches are operated by means of buttons 34 and 35 (Fig. 1). By moving the button 34 in the direction of the arrow 35, the coupling 32 can be engaged and disengaged. By turning the knob 34, the value in the counter 31 can be set to zero. The second rotary knob 36 actuates the reversing clutch 33.
With the help of the reversible coupling it is possible to count either forwards or backwards with one and the same direction of displacement of the reading device 1.
The device described so far works as follows:
If the reading device 1 of FIG. 1 is shifted in the direction of the file 40, the tape 6 rolls on the flat surface 4. Under the lens they wander on the banid. applied scale lines 10 over. The number of these traversing scale lines is shown in the counter 31 for a long time. After completion of the slide shift, the image 16 of the scale mark will generally not lie exactly between the marks 17 of the reading window 15. Therefore, the knob 20 is turned so far that the picture has assumed its correct position.
The displacement of the objective 11 necessary for this is displayed in the counter 27 as a precision measurement operator.
In order to obtain precise measured values, the tape 6 must adhere firmly to the base 4 between the rollers 7 and 8, because displacements of the tape relative to the base would result in measurement errors.
In order to ensure this adhesion, the reading device 1 is connected to the slide 2 by a spring parallelogram 41, 42 (FIG. 2), so that the reading device 1 can execute movements in the direction of this arrow 43. The reading device 43 also carries a magnet 44 which strives to always pull the device 43 against the bed 3 of the machine, so that the connection of force between the belt 6 and the flat surface 4 is guaranteed.
Since there are 4 bumps on the surface, which z. B. can be caused by metal chips or the like, make disturbing noticeable, the reading device carries l scrapers 104 and 105, which clean the surface.
According to FIG. 6, the planar surface 4 is designed as a permanent magnet 4 ', so that the magnet 44 of FIG. 2 can be omitted.
Fig. 7 shows a modified embodiment.
The B, and 6 is perforated. Teeth 71 of the roller 9 'engage in the perforation holes 70. A shaft 30 'is connected to the roller 9' and now takes over the task of the shaft 30 in FIG.
According to FIG. 8, the band 6 carries magnets 80, which hold the band 6 on the base 4 so that it cannot slip there. The rollers 7 and 8 are replaced by rollers 7 'and 8', which have a polygonal shape, so that the magnets 80 can be guided easily around the rollers.
9 and 10 show an embodiment with a modified measuring principle. Right-angled prisms 81 are provided in volume 6 s, via which an output grating 82 is imaged on a 1: 1 scale on a collecting grating 84 with the aid of a telecentric mirror lens 83. If the scanning device 1 moves, then the prisms 81 also move relative to the reading device, and the image of the output grid 82 travels over the collecting grid 84 at 4 times the speed.
The output grid 82 is with the help; a light source 85 and a condenser 86 so that when the reading device 1 is displaced behind the recording grid 84, light pulses are generated which are passed via a prism 87 into a pulse-counting device 88, which counts their number there as a digital measured value Display panel 89 displays.
Depending on the design of the starting and collecting grid, other measuring methods than those described can also be used.
For example, the division can be coded.
A coded division is understood here to mean that light and dark fields are arranged in several adjacent lanes so that a photocell located above each lane receives a certain amount of light when the tape is moved. The field distribution is chosen in such a way that the exposure of the photocells to light changes in every position of the belt and is repeated correctly. Therefore, in every position of the band, one receives a clear and unique exposure of the cells to light and can count from this retrospectively on the displacement magnitude.
According to FIGS. 11, 12, 13, a conductive rectangular line is printed on the band 6.
Fig. 12 shows the development of the tape. The tape itself consists of an insulating plastic. With the reading device a pickup 102 is connected, in whose lines sinusoidal induction currents are generated when shifting, which are phase shifted by 120. These currents are used to display the shift quantity in the numeric tablet 103 according to the Induktosyn method.
14 shows the design of the device for angle measurements. The reading device 111 now runs on a circular, cylindrical part 110. So that the tape lies snugly on the part 110, the device 111 is pressed against the part 10 from the outside.
According to FIG. 15, the belt carries magnets 80 as in FIGS. 8 and 10. In a modification of these figures, however, the deflection roller 7 "also carries magnets 80 ', the poles of which, as indicated by the letters NS, counteract magnets 80. Here - The result is that the magnets between the pressure rollers 7 "and 8" pull the tape; to the base. At the points where the magnets approach the pressure rollers 7 "and 8", however, the magnetic forces cancel each other out so that the tape lifts slightly from the surface at these points.
Fig. 16 shows an exemplary embodiment in which the belt 6 is verschen with a grid 120, and a scanning grid 121, which has corresponding Spallte 122, the same when moving the. Device via the grid 120. If, according to this embodiment, incident light illumination is provided, a downstream photocell or the like receives light pulses which are processed into counting steps in a manner known per se.
Fig. 17 shows a modified embodiment.
The band 6 here has sinusoidal light-reflecting fields 123 and strongly absorbing fields 124. Between the Andruokrolle 7 "and 8", for example in FIG. 15, there are three photocells 125, 126, 127, the distance between them being so great that the photocells When the strip is illuminated, light intensities are received which are phase-shifted by 120 with respect to one another, so that an analog measurement can be connected immediately. Instead of the sinusoidal fields you can also use triangular fields so that the current supplied by the photocells increases and decreases linearly.