DD93039A1 - Reading device with line scale divided into millimeter intervals - Google Patents
Reading device with line scale divided into millimeter intervalsInfo
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Description
DeutscheGerman
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Zusatzpatent zum Patent:Additional patent for patent:
Anmeldetag: 28.09.71Filing date: 28.09.71
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(WP G 01 b/157 994)(WP G 01 b / 157 994)
Amtoffice
für Erfindungs und Patentwesen Ausgabetag: 05.10.72for Inventions and Patents Issue Date: 05.10.72
In der vom Anmelder eingereichten Fassung veröffentlichtPublished in the version submitted by the applicant
Int. Cl,: GOI b, H/02Int. Cl: GOI b, H / 02
Kl.: 42 b, 24Cl. 42 b, 24
Erfinder zugleich Inhaber:Inventor at the same time owner:
Poppe, Di.pl.-Ing. Rudolf; Lieberwirth, ClausPoppe, Di.pl.-Ing. Rudolf; Lieberwirth, Claus
e Erfindung betrifft eine Positioniereinrichtung mit -trichmaßstab und Ablesegerät, bei der der Maßstab eine bezifferte Millimeterteilung und das Ablesegerät ein Projektionssystem, eine verschiebbare und mit. einer Feinanzeigevorrichtung gekoppelte Einstellmarke und .ein Lupensystem aufweist.e invention relates to a positioning device with -trichmaßstab and reading device, in which the scale a numbered millimeter distribution and the reading device, a projection system, a slidable and with. a fine display device coupled Einstellmarke and .ein loupe system has.
Bei einer bekannten- Positioniereinrichtung, die mit einem Maßstab arbeitet, der eine Millimeterteilung aufweist und bei der jeder zehnte Teilstrich verlängert und mit einer Zehnmillimeterzahl beziffert ist, werden zur Ablesung des Maßstabes im Ablesegerät zwei getrennte Projektionssysteme angewendet. Dabei projiziert das eine einen kleinen Ausschnitt der Millimeterteilung des Maßstabes stark vergrößert in ein Symmetriemarkenfenster und das andere einen größeren Ausschnitt mit den verlängerten Zehnmillimeterstrichen und den Zehnmillimeterzahlen gering vergrößert neben eine Strichskale ab, die zehn Intervalle aufweist, und deren erster Strich mit 0 und deren letzter Strich mit 10 beziffert ist. Diese Einrichtung weist zwar einen großen beobachtbaren Maßstabausschnitt auf, besitzt aber wegen der zwei Projektionssysteme ein aufwendiges und großes Ablesegerät mit unübersichtlicher nicht digitalisierter Millimeterablesung.In a known positioning device which operates on a scale having a millimeter pitch and in which every tenth graduation is lengthened and numbered at a ten-millimeter number, two separate projection systems are used to read the scale in the reader. The one projected a small section of the millimeter scale of the scale greatly enlarged in a Symmetriemarkenfenster and the other a larger section with the extended ten-millimeter lines and the Zehnmillimeterzahlen small enlarged next to a line scale, which has ten intervals, and their first stroke with 0 and the last Dash is numbered with 10. Although this device has a large observable scale detail, but because of the two projection systems has a complex and large reading device with confusing non-digitized millimeter reading.
Eine weitere Positioniereinrichtung, die ebenfalls mit einem Maßstab arbeitet, welcher eine Millimeterteilung und mit Zehnmillimeterzahlen bezifferte und verlängerte Zehnmillimeterstriche aufweist, besitzt im Grobablesefeld einen aus spitzen Dreiecken gebildeten und von 0 bis 9 bezifferten Millimeterrechen, neben dem die Zentimeterstriche mit den Zehnmillimeterzahlen abgebildet werden. Diese Einrichtung besitzt zwar ein kleineres Ablesegerät mit einem etwas verbesserten Ablesefeld und einem großen beobachtbaren Maßstabausschnitt, da an Stelle des zweiten Projektionssystems zur Genaueinstellung eine nur einen kleinen Ausschnitt des Bildes der Millimeterteilung vergrößernde Zylinderlinse und an Stelle der nur mit 0 und 10 bezifferten Strichskale des Ablesefeldes ein von 0 bis 9 bezifferter Millimeterrechen eingesetzt ist, Es ist jedoch noch keine voll digitale Ablesung der Millimeterwerte.Another positioning device, which also operates on a scale, which has a millimeter pitch and ten-millimeter numbers and elongated ten-millimeter lines has in Grobablesefeld a formed of sharp triangles and numbered from 0 to 9 millimeter rake, next to the centimeter lines are mapped with the ten-millimeter. Although this device has a smaller reading device with a slightly improved reading field and a large observable scale detail, since instead of the second projection system for exact adjustment only a small portion of the image of the millimeter distribution-increasing cylindrical lens and instead of the only numbered with 0 and 10 line scale of the reading field A millimeter rake numbered from 0 to 9 is used, but it is not yet a fully digital reading of the millimeter values.
In Anlehnung an die letztgenannte Positioniereinrichtung und eine wetere bekannte Einrichtung, die mit Zahntelzollmaßstäben arbeitet, bei denen jeder Zehntelzollstrich beziffert ist und bei der die bis zum Zehntelzoll ausgeschriebene Maßstabzahl im Ablesegerät unmittelbar neben die Ziffern eines Ziffernrechens projiziert wird, der die Ziffern 0 bis 9 aufweist, ist auch folgende Einrichtung für metrische Maßstäbe denkbar. In der beschriebenen Kombination wird an der Ziffernstelle des Rechens, an die die Maßstabzahl projiziert wird, ein digitaler Hundertstelzollwert geschaffen. Würde bei einer metrischen Variante, die beispielsweise eine Millimeterstrichteilung mit Zentimeterbezifferung aufweist, die Zentimeterzahl neben die Ziffern 0 bis 9 eines Ziffernrechens projiziert, so würde damit ein digitaler Millimeter-Ablesewert geschaffen. Der Nachteil dieser Einrichtung wäre jedoch, daß beim Ablesen der sich beim Verschiebevorgang entlang des feststehenden Millimeterrechens bewegenden Zentimeterzahlen ständig das UmdenkenBased on the latter positioning and a better known device that works with Zahntelzollmaßstäben in which each tenth bar is numbered and in which the advertised to ten-inch scale in the reading device is projected directly next to the digits of a digit ruling, which has the numbers 0 to 9 , the following device for metric scales is also conceivable. In the described combination, a digital hundredth of a setpoint is created at the digit location of the rake to which the scale number is being projected. If the centimeter number were projected next to the digits 0 to 9 of a digit rake in a metric variant which has, for example, a millimeter-line graduation with centimeter numbering, this would create a digital millimeter reading. The disadvantage of this device, however, would be that while reading the moving during the displacement process along the fixed millimeter inches centimeter numbers constantly rethinking
von Zentimetern in Millimeter erforderlich wäre und die erzeugte Millimeterzahl nicht allein, sondern an der Ziffernreihe des Millimeterrechens erscheint, was die Übersichtlichkeit des Bildes stört.of centimeters in millimeters would be required and the number of millimeters produced not alone, but appears on the number of millimeters, which disturbs the clarity of the image.
Eine Anzahl weiterer bekannter Positioniereinrichtungen arbeitet mit in Millimetern geteilten Strichmaßstäben, bei denen jeder Teilstrich mit dem Millimeterwert beziffert ist. Die Ablesegeräte dieser Einrichtungen projizieren -stark, beispielsweise 8-fach vergrößert, einen kleinen, beispielsweise .1 bis 3 mm langen Ausschnitt des Maßstabes in ein eine verschiebbare /Symmetriemarke aufweisendes Ablesefenster. Diese Einrichtungen besitzen zwar den Vorteil, daß sie eine übersichtliche Ablesung des Millimeterwertes in Form einer echten Digitalablesung ermöglichen. Der Vorteil beschränkt sich jedoch nur auf die Ruhelage von Maßstab und Ablesegerät. Ein wesentlicher Nachteil macht sich bemerkbar, wenn die Maßstabablesung bei Relativgeschwindigkeiten zwischen Maßstab und Gerät vorgenommen werden soll, die etwa bei 500mm/min. liegen. Bei oder über dieser Geschwindigkeit können die sich durch das Ablesefenster bewegenden Millimeterzahlen vom Beobachter nicht mehr erfaßt bzw. aufgelöst werden. Be inoch höheren Geschwindigkeiten erscheinen die Ziffern nur noch als grau getöntes Schattenband. Weiter bekannt gewordene Positioniereinrichtungen arbeiten mit unbezifferten Millimeter-Maßstäben und zur Millimeteranzeige mit mechanischen Zählwerken· die durch Ritzel und Zahnstangen angetrieben werdenA number of other known positioning devices employ graduated scales divided in millimeters, where each graduation is numbered at the millimeter value. The reading devices of these devices project a large, for example 8-fold enlarged, small, for example .1 to 3 mm long section of the scale into a reading window having a displaceable / symmetrical mark. Although these devices have the advantage that they allow a clear reading of the millimeter value in the form of a true digital reading. The advantage is limited only to the rest position of scale and reading device. A major disadvantage is noticeable when the scale reading at relative speeds between scale and device is to be made, which at about 500mm / min. lie. At or above this speed, the number of millimeters moving through the reading window can no longer be detected or resolved by the observer. At even higher speeds, the digits only appear as a gray toned shadow band. Further known positioning devices operate with unsigned millimeter scales and the millimeter display with mechanical counters driven by pinions and toothed racks
Diese Einrichtungen ergeben gut ablesbare digitale Millimeteranzeigen, die auch bei größeren Positioniergeschwindigkeiten zumindest bis zum Zentimeterwert noch gut abgelesen werden können. Nachteilig tritt bei diesen Einrichtungen in Erscheinung, daß sie sehr aufwendig und dementsprechend teuer sind. Auch wirkt sich der zusätzliche Platzbedarf für die Zahnstangen und die dazugehörigen AKleckeinrichtungen, welche die Antriebselemente vor Verschmutzung schützen sollen, nachteilig aus. These devices provide easy-to-read digital millimeter readouts, which are still easy to read even at higher positioning speeds, at least up to the centimeter value. A disadvantage occurs in these devices in appearance that they are very expensive and therefore expensive. Also, the additional space required for the racks and the associated AKleckeinrichtungen, which should protect the drive elements from contamination, adversely affects.
Zweck der Erfindung ist es, die den beschriebenen Positioniereinrichtungen anhaftenden Mängel zu beseitigen.The purpose of the invention is to eliminate the defects adhering to the positioning devices described.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mit einem Strichmaßstab und einem Ablesegerät arbeitende Positioniereinrichtung anzugeben, bei der die Positionswerte digital angezeigt werden, sich auch bei höheren Reiativgeschwindigkeiten zwischen Maßstab und Ablesegerät bequem ablesen lassen und beider kein nennenswerter zusätzlicher Aufwand erforderlich istThe invention has for its object to provide a working with a line scale and a reading device positioning, in which the position values are displayed digitally, can be read easily even at higher Reiativgeschwindigkeiten between scale and reader and both no significant additional effort is required
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe für eine Positioniereinrichtung, bei der der Maßstab eine bezifferte Millimeterteilung und das Ablesegerät ein Projektionssystem, eine verschiebbare mit einer Feinanzeigevorrichtung gekoppelte Einstellmarke und ein Lupensystem aufweist, dadurch gelöst, daß die Strichteilung eine^ Maßstabes zusätzlich zu einer Millimeterbezifferung eine Zehnmillimeterbezifferung aufweist und daß das von einem Objektiv des Ablesegerätes entworfene Maßstabbild mittels zweier unterschiedlich großer Blenden so in zwei Sehfelder aufgespalten ist, daß die größere Blende die Zehnmillimeterzahlen und die kleinere Blende, in der eine verschiebbare Symmetriemarke angebracht ist, die Millimeterstriche und Millimeterzahlen aufweist und über der letzteren Blende eine Ausschnittlupe und über beiden Blenden eine gemeinsame Sehfeldlupe angeordnet ist. According to the invention, the object is achieved for a positioning device in which the scale has a numbered millimeter distribution and the reading device a projection system, a displaceable with a fine display device coupled adjustment mark and a magnifying glass, characterized in that the Strichteilung a ^ scale in addition to a millimeter numbering has a Zehnmillimeterbezifferung and in that the scale image designed by an objective of the reading device is split into two fields of view by means of two differently sized apertures such that the larger aperture has the ten-millimeter numbers and the smaller aperture in which a displaceable symmetry mark is attached, the millimeter-lines and millimeter-numbers and above the latter aperture a cutout loupe and a common field of view loupe is arranged over two panels.
Die erfindungsgemäße Positioniereinrichtung gestattet, daß bei Eilgangbewegung die Zehnmillimeterzahlen des Maßstabes noch in der größeren Blende abgelesen werden können, wenn in der kleineren Blende bereits die Ablesung der Millimeterzahlen nicht mehr möglich ist. In der langsam bewegten Endphase des Positionsvorganges und an der Zielposition selbst wird der MiNimeterwert dann als echter Digitalausdruck in der kleineren Blende abgelesen.The positioning device according to the invention allows that in rapid traverse the ten-millimeter numbers of the scale can still be read in the larger aperture, when in the smaller aperture already the reading of the millimeter numbers is no longer possible. In the slowly moving final phase of the positioning process and at the target position itself, the MiNimeterwert is then read as a true digital expression in the smaller aperture.
In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist das Ablesegerät so ausgebildet, daß es eine feststehende Feinskale besitzt, deren teilweise bezifferten Teilstriche auf einem zur Schwenkachse eines Meßhebels konzenv trischen Kreisbogen rechtwinklig zur Verschieberichtung der Symmetriemarke angeordnet sind und der mit einem drehbaren Spiraltrieb gekoppelte Meßhebel mit einer in seinem kurzen Hebelarm angebrachten Kugel eine die Symmetriemarke tragende und unter Federkraft stehende verschiebbare Mattscheibe berührt und ein kurzbrennweitiges Objektiv so im langen Hebelarm parallel zur Schwenkachse des Meßhebels angeordnet ist, daß die Feinskale in der Brennebene des kurzbrennweitigen Objektivs liegt und diesem Objektiv im Ablesegerät feststehend ein langbrennweitiges Objektiv nachgeschaltet ist, desen bildseitiger Brennpunkt über zwei Spiegel auf die neben der kleineren Blende angeordnete und einen Index tragende Mattscheibe gelegt ist. Diese erfindungsgemäße Auslegung vermeidet mechanische Interpolatoren, wie Meßschrauben oder ähnliches, an die hohe Genauigkeitsansprüche gestellt werden müssen, die teuer sind und die einem Verschleiß unterliegenIn an advantageous embodiment of the invention, the reading equipment is so constructed that it has a fixed Feinskale, their partial numbered graduations on a to the pivot axis of a measuring lever concentrated v tric arc are arranged at right angles to the displacement direction of the symmetry mark and the coupled to a rotary spiral drive measuring lever with a in his short lever arm mounted ball touches a symmetrical brand and under spring force sliding sliding screen touches and a kurzbrennweitiges lens is arranged in the long lever arm parallel to the pivot axis of the measuring lever, that the Feinskale lies in the focal plane of the short focal length lens and fixed this lens in the reading device a langbrennweitiges Lens is downstream of its image-side focus on two mirrors on the arranged next to the smaller aperture and an index-bearing screen is placed. This inventive design avoids mechanical interpolators, such as micrometers or the like, must be placed on the high accuracy requirements, which are expensive and subject to wear
In weiterer zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist das Ablesegerät so ausgeführt, daß in dem schwenkbaren Meßhebel fluchtend mit seiner Schwenkachse ein Kondensor angebracht ist, und daß ein feststehendes Ablenkprisma so in der Schwenkachse angeordnet ist, daß es die optische Achse des Kondensors und des kurzbrennweitigen Objektivs, die über zwei Spiegel verbunden sind, auf das Wendel einer Lampe richtet. Diese Anordnung trägt dafür Sorge, daß das vergrößerte Bild der Feinskale gut und in jeder Schwenkstellung des Meßhebels gleichmäßig ausgeleuchtet erscheint. In a further advantageous embodiment of the invention, the reading device is designed so that in the pivotable measuring lever in alignment with its pivot axis, a condenser is mounted, and that a fixed Ablenkprisma is arranged in the pivot axis, that it the optical axis of the condenser and the short focal length lens, which are connected via two mirrors, aimed at the filament of a lamp. This arrangement ensures that the enlarged image of Feinskale appears well and evenly illuminated in each pivot position of the measuring lever.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist einer der innerhalb des Ablesegerätes im Strahlengang der Maßstobabbildung vorgesehener Spiegeig kippbar angeordnet und durch einen Schraubtrieb bewegbar, um ein Nullen, d. h. Abgleichen eines beliebigen Einstellwertes auf einen ganzen Millimeterwert ausführen zu können.In a further advantageous embodiment of the invention, one of the provided within the reading device in the beam path of Maßstobabbildung Spiegeig is tiltably arranged and movable by a screw drive to a zeros, d. H. Adjustment of any setting value to a full millimeter.
In der Zeichnung ist vereinfacht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:In the drawing, an embodiment of the invention is shown in simplified form. Show it:
Fig. 1 : die Ansicht der erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung;Fig. 1: the view of the positioning device according to the invention;
Fig. 2: das Prinzip der Feinanzeigevorrichtung;Fig. 2: the principle of the fine display device;
Fig. 3: einen Längsschnitt des Ablesegerätes mit dem Projektionssystem sowie den dazugehörigen Schnitt A-A;3 shows a longitudinal section of the reading device with the projection system and the associated section A-A;
Fig. 4: einen Längsschnitt des Ablesegerätes mit der Feinanzeigevorrichtung sowie den dazugehöri-4 shows a longitudinal section of the reading device with the fine display device and the associated
gen Schnitt B-B.gene section B-B.
In Fig. 1 stellt 2 einen Maßstab und 6 ein Ablesegerät dar. Der Maßstab 1 weist neben einer Strichteilung 1, die Millimeterintervalle besitzt, eine Millimeterbezifferung 3 und eine Zehnmillimeterbezifferung 4 auf. Das Sehfeld des Ablesegerätes 6 enthält die Blenden 7 und 8. In der Blende 7 erscheint ein Maßstabausschnitt von etwa 12 mm Länge, der die Zehnmillimeterbezifferung aufweist. In der Blende 8 erscheint ein Maßstabausschnitt von etwa 3 mm Länge mit der Millimeterbezifferung 3 und einer Symmetriemarke 9 und dem Bild der Strichteilung 1. Im Sehfeld sind ferner eine Mattscheibe 24 mit einem Index 23 und dem Bildausschnitt einer Feinskale 12 sichtbar.In FIG. 1, FIG. 2 shows a scale and FIG. 6 a reading device. The scale 1 has, in addition to a straight line graduation 1 which has millimeter intervals, a millimeter numbering 3 and a ten-millimeter numbering 4. The field of view of the reading device 6 contains the aperture 7 and 8. In the aperture 7 appears a scale section of about 12 mm in length, which has the Zehnmillimeterbezifferung. In the aperture 8 appears a scale section of about 3 mm in length with the millimeter numbering 3 and a symmetry mark 9 and the image of the graduation line 1. In the field of view also a ground glass 24 with an index 23 and the image detail of a fine scale 12 are visible.
In Fig. 2 ist die Kopplung zwischen der Feinskale 12 und der auf einer Mattscheibe 18 angebrachten Symmetriemarke 9 prinzipiell dargestellt. Die Koppelung wird übe reinen Meßhebel 14 realisiert, der im kurzen Hebelarm ein Kugel 17 und im langen Hebelarm ein kurzbrennweitiges Objektiv 19 aufweist. Das Objektiv 19 tastet bei Drehung des Meßhebels 14 um seine Schwenkachse 13 die feststehende Feinskale 12 ab. Letztere besitzt eine teilweise bezifferte Strichteilung, deren Striche rechtwinklig zur Verschieberichtung der Symmetriemarke 9 auf einem zur Schwenkachse 13 konzentrischen Kreisbogen 15 angebracht sindIn Fig. 2, the coupling between the fine scale 12 and attached to a ground glass 18 symmetry mark 9 is shown in principle. The coupling is realized by pure measuring lever 14, which has a short-arm arm a ball 17 and a short focal length lens 19 in the long lever arm. The lens 19 scans upon rotation of the measuring lever 14 about its pivot axis 13 from the fixed fine scales 12. The latter has a partially numbered Strichteilung whose strokes are mounted at right angles to the direction of displacement of the symmetry mark 9 on a circular arc 15 concentric with the pivot axis
In Figur 3 zeigt 5 ein Objektiv und 30 und 31 Spiegel des Projektionssystems, welches das Maßstabbild in der Mattscheibenebene des Ablesgerätes 6 erzeugt. Der Spiegel 30 ist kippbar gelagert und zur Nullung des Gerätes über einen Schraubtrieb 32 verstellbar, über / der Blende 8 sowie über der Mattscheibe 24 ist eine Ausschnittlupe 10 und über den gesamten Einblick eine Sehfeldlupe 11 angeordnet. so 5 shows an objective and 30 and 31 mirrors of the projection system, which generates the scale image in the ground plane of the reading device 6. The mirror 30 is tiltably mounted and adjustable for zeroing of the device via a screw drive 32, on / of the diaphragm 8 and on the ground glass 24 is a cutting magnifier 10 and over the entire view of a Sehfeldlupe 11 is arranged. so
In Fig. 4 zeigt 14 den Meßhebel mit dem kurzbrennweitigen Objektiv 19 und den beiden Spiegeln 27 und 28, die der Lichtzuführung dienen. Der Spiegel 27 sowie das fest im Ablesegerät 6 angebrachte Ablenkprisma 26 und der Kondensor 25 liegen auf der Schwenkachse 13 des Meßhebels 14. Das kurzbrennweitige Objektiv 19 bildet über ein langbrennweitiges Objektiv 20, welches mit den Spiegeln 21 und 22 fest im Gerät angeordnet ist, die Feinskale 12 auf die Mattscheibe 23 vergrößert ab. Die Feinskale 12 liegt in der Brennebene des Objektivs 19 und die Mattscheibe 24 in der des Objektivs 20. Der Meßhebel 14 ist über einen Mitnehmerstift 33 mit dem eine Spiralscheibe 34 aufweisenden Spiraltrieb 16 gekoppelt. Bei Drehung des Spiraltriebes 16 wird der Meßhebel 14 geschwenkt, der dadurch seinerseits über die Kugel 17 die Mattscheibe 18 mit der Symmetriemarke 19 mikrometrisch verschiebtIn Fig. 4 shows 14 the measuring lever with the short focal length lens 19 and the two mirrors 27 and 28, which serve the light supply. The mirror 27 and the fixed mounted in the reader 6 Ablenkprisma 26 and the condenser 25 are on the pivot axis 13 of the measuring lever 14. The kurzbrennweitige lens 19 forms a long focal length lens 20 which is fixedly arranged with the mirrors 21 and 22 in the device, the Fine scale 12 on the ground glass 23 increases from. The fine scale 12 is located in the focal plane of the lens 19 and the ground glass 24 in the lens 20. The measuring lever 14 is coupled via a driving pin 33 with a spiral disk 34 having spiral drive 16. Upon rotation of the spiral drive 16 of the measuring lever 14 is pivoted, which in turn on the ball 17, the ground-glass plate 19 with the symmetry mark 19 moves micrometrically
Die beschriebene Einrichtung ist nicht nur auf Aufgaben der unmittelbaren Längenpositionierung beschränkt, sondern sie ist ebenfalls für die Winkelpositionierung anwendbar, da diese auf die Längenmessung zurückgeführt werden kann. The described device is not limited only to tasks of immediate length positioning, but it is also applicable to the angular positioning, since this can be attributed to the length measurement.
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