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to und Meßvorrichtung Optische Einstell- und Meßvorriditung Die Erfindung
richtet sich auf eine optische Einstell- und Meßvorrichtung an Maschinen und Meßgeräten
hoher Genauigkeit mit einem Präzisionsmaßstab, dessen Maßstabmarken abdeckbar sind.
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Optische Einstell- und Meßvorgänge bei Maschinen und Meßgeräten hoher
Genauigkeit werden bekanntlich so durchgeführt, daß das zu messende oder einzustellende
Werkstück zusammen mit einem Präzisionsmaßstab bei parallelen Meßflächen starr miteinander
verbunden werden und andererseits auch die beiden Ablesegeräte, z. B. zwei Mikroskope
mit Bezugsstrichplatten starr miteinander verbunden werden, wobei dann zur Messung
oder Einstellung die beiden Mikroskope zusammen mit einem Schlitten, der durch Führungsbahnen,
die parallel zu den Meßebenen von Maßstab und Werkstück verlaufen, geführt wird,
bewegt werden. Man kann dieses Meß-System auch bezüglich der Anordnung der feststehenden
und der bewegten Teile abwandeln.
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Derartige Maß stäbe weisen entweder durchgehend numerierte Meßelemente
auf, oder es werden ebenfalls durchgehend numerierte Grobmaßstäbe parallel geschaltet,
so daß jederzeit die Verfahrstrecke eines Werktisches durch Beobachtung der Anfangs-
und der Endposition festgestellt werden kann.
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Eine solche Beobachtung ist umständlich und kann leicht zu Ablesefehlern
führen, die dann jeweils mindestens ein Maßstabintervall umfassen. Um derartige
Fehlermöglichkeiten bei der Einstellung durch Verwechslung von Meßmarken zu vermeiden,
wurde vorgeschlagen, die Verfahrstrecke durch elektronische Zählung der beim Vorbeifahren
jedes Meßelementes an einer Fotozelle entstehenden Impulse zu messen.
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Derartige Anordnungen erfordern einen großen elektrisch-optischen
Aufwand, wobei Fehlermöglichkeiten auch hierbei nicht ausgeschlossen sind, da es
vorkommen kann, daß die Anordnung, beispielsweise bei hoher Verfahrgeschwindigkeit
des Werktisches, die Umwandlung eines oder mehrerer Lichtimpulse in Zählimpulse
unterdrückt. Um insbesondere bei der Mengenfertigung, bei der der vorgeschriebene
gleiche Weg für jedes zu bearbeitende Werkstück erneut abgefahren werden muß, derartige
Fehler auszuschalten, wurde vorgeschlagen, Spezialmaßstabe zu verwenden, die nur
die Anfangs- und die Endmarke der Verstellung aufweisen oder bei denen alle Maßstabspalte
bis auf die beiden gewünschten abgedeckt sind, so daß hierbei nur noch eine Feinzählung
derjenigen Verfahrstrecken erforderlich ist, deren Länge kleiner als ein Maßstabintervall
ist. Derartige Anordnungen sind, wie gesagt, auf das wiederholte Abfahren einer
Strecke bei Mengenfertigujng zugeschnitten. Der Spezialmaßistab muß nämlich bei
Änderung des zu bearbeitenden Werkstückes stets durch einen anderen, auf das geänderte
Werkstück abgestimmten ersetzt werden.
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Es sind weiter Kombinationen von Meßelement-Systemen bekannt, deren
Zusammenwirken eine leichte Feinablesung einer Meßlänge ermöglichen. Derartige Anordnungen
bestehen beispielsweise aus einem durchgehend numerierten Hauptmaß stab, dessen
Meßelemente als Striche oder auch als Aussparungen oder durchscheinende Stellen
ausgebildet sind, und einem verschiebbar oder drehbar angeordneten Nonius, der an
Stelle der sonst üblichen Strichteilung eine Spaltteilung aufweist, wobei die Teilstriche
bzw. die Aussparungen der Hauptskala die gleiche Breite wie die Aussparungen des
Nonius haben. Die tberdeckung eines Maß stabstriches oder einer Maßstabaussparung
durch einen gleich breiten NoMiisspalt kann dann leicht erkannt und damit die genaue
Meßlänge festgestellt wierden. Die Abdeckung der Maß^stabstrichle bzw.
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Aussparungen der Hauptskala erfolgt jedoch nur im Bereich des Nonius,
während alle übrigen Maßstabstriche bzw. Aussparungen oder durchscheinenden Stellen
am Hauptmaßstab frei liegen und deshalb sichtbar sind.
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Um eine Vereinfachung des Meß- bzw. Einstellvorganges zu erreichen
und jede Fehlermöglichkeit bei der Einstellung, die durch Verwechslung der Meßmarken
entstehen könnte, auszuschalten, schlägt die Erfindung vor, einen Präzisionsmaßstab
mit abdeckbaren Maßstabmarken zu verwenden, wobei jeder Marke des Maßstabes ein
durch ein unabhängig vom Maß stab angeordnetes Einstellmittel betätigbarer Verschluß
zum Öffnen und Schließen der Marken zugeordnet ist und für einen Einstell-, Meß-
oder Steuervorgang jeweils- nur eine am Einstellmittel auswählbare Marke geöffnet
und alle anderen Marken des Maßstabes verschlossen sind. Auf diese Weise wird erreicht,
daß durch eine unabhängig vom Maßstab zu betätigende Fernsteuerung jeweils das richtige
Maßstabelement berausgegriffen wird, so daß durch eine
solche übersichtliche
Anordnung eine Verwechslung der Meßmarken unmöglich ist, und daß weiterhin bei der
Einstellung eine Vorwählung vorgenommen werden kann.
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Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel
- möglichst vereinfacht dargestellt. Hilerin bedeutet Ma ein Maßstab, der aus einzeln
genau auf Abstand justierten Spalten S1, S2, S,, S4 besteht. Diese Spalte werden
mit Hilfe eines nicht dargestellten Systems beleuchtet und mit einem ebenfalls nicht
dargestellten System beobachtet. Auch kann das Beobachtungssystem durch eine Photozellenanordnung
ersetzt werden, die die Lichtimpulse in elektrische Impulse verwandeln die dann
wieder in mechanische Steuerbewegungen, beispielsweise des den Maßstab Ma sowie
das nicht dargestellte Werkstück tragenden Tisches verwandelt werden können. Hinter
jedem der Spalte S1 bis S4 ist ein Verschluß P1 bis P4 angeordnet, der eine Bewegung
in Richtung der Spalte ausführen kann. Zu diesem Zweck ist jede der Verschlußplatten
mit einem Eisenkern K1 bis Ko verbunden, der in die zugehörige Magnetspule M1 bis
Mg gezogen wird, sobald diese von Gleichstrom durchflossen wird. Bei stromloser
Magnetspule fällt die Verschlußplatte mit dem Kern durch die Schwerkraft oder beispielsweise
durch Federkraft wieder in ihre Ruhestellung zurück, die durch einen nicht dargestellten
Anschlag fixiert ist. In der Ruhestellung der Verschlußplatte wird durch sie das--beleuchtende
Lichtbündel abgeblendet, so daß der zugehörige Spalt dunkel erscheint. Läßt man
jedoch durch eine Magnetspule einen Gleichstrom fließen (in der Zeithnung durch
M3), so wird die Verschlußplatte angehoben, und der zugehörige Spalt wird beleuchtet
und kann damit zur Messung oder Einstellung bzw. Steuerung benützt werden.
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Die Stromzuführung der Spulen kann in einfacher Weise durch den Schleifkontakt
des Wahlschalters Sch bewirkt werden, wodurch man demnach durch Einstellung dieses
Kontaktes - denjenigen Spalt bestimmen kann, der zur Messung, Einstellung oder Steuerung
verwendet werden soll. An Stelle des Schleifkontaktes Sch kann die Steuerung des
Magnetstromes im Sinne der Erfindung ebenso durch ein Druckknopfsystem erreicht
werden, wobei jedem Magneten ein Druckknopf zugeordnet ist. Es ist aber auch im
Sinne der Erfindung beispielsweise möglich, die einzelnen Verschlußplatten durch
mechanische Hebelübertragung mit Hilfe von Tasten zu bewegen.
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An Stelle eines einzigen Maßstabes können im Sinne der Erfindung
mehrere Maßstäbe verwendet werden, von denen der nachfolgende stets die Teilung
des vorgehenden weiter unterteilt. Es sind dann hierfür mehrere Führungssysteme
erforderlich. Auf diese Weise kann man beispielsweise drei Maßtäbe verwenden, von
denen jeder in 10 Teile geteilt ist, wobei der erste 1000 mm, der zweite 100 mm
und der dritte 10 mm lang ist. Diesen drei Maßstäben können dann beispielsweise
3 Druckknopfsysteme von je 10 Druckknöpfen zugeordnet sein, so daß die Vorwählung
jedes vollen Millimeters zwischen 0 und 999 durch drei Druckknopfdrücke bewirkt
wird. Es ist hierbei ähnlich wie bei einer Additionsmaschine auch noch möglich,
von einer Stelle des Zahlensystems auf die nächste automatisch umzuschalten, so
daß man mit 10 Druckknöpfen und drei Drücken auskommt.
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Die Unterteilung jedes Millimeters ordnet man zweckmäßig nach erfolgter
vergrößerter Zwischenabbildung auf einer in der Schärfenebene des Okulars oder vor
der Photozelle gelegenen Zwischenstrichplatte an. Man bildet sie gemäß der Erfindung
zweck-
mäßig als lichtdurchlässigen Spalt aus, dessen Bewegung eine der Unterteilung
des Millimeters entsprechende Verschiebung des Bezugsnullpunktes entspricht, so
daß auf diese Weise auch tausendstel Millimeter gemessen, eingestellt und gesteuert
werden können. Bei genügend großer Zwischenvergröß erung kann zur Einstellung dieser
Spaltplatte eine Gewindespindel benützt werden, die durch ein mechanisches Zahnradsystem
eingestellt wird, das durch ein entsprechendes Drucls:knopfsystem bewegt wird. Durch
geeignete mechanische Maßnahmen kann man dann noch erreichen, daß nach Einstellung
der vollen Millimeter das für die drei Maßstäbe eingerichtete, aus zehn Druckknöpfen
bestehende Vorwählsystem auf das memechanische System umgeschaltet wird, so daß
man für die Vorwählung sämtlicher Stellen des Zahlensystems von 0,001 bis 999,999
mit einer Druckknopfskala von 10 Knöpfen auskommt.
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Es ist natürlich ebensogut möglich, auch die Einstellung der Okularspaltplatte
durch ein lichtelektrisches System zu bewirken oder die Steuerung der den Spalt
bewegenden Gewindespindel lichtelektrisch vorzunehmen oder aber den Spalt durch
Meßtrommeln, die subjektiv abgelesen werden, zu verstellen.
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Im Falle der lichtelektrischen Steuerung beispielsweise einer Werkzeugmaschine
ist es bisweilen wünschenswert, den Ausgangspunkt, von dem aus die automatischen
Steuerbewegungen erfolgen sollen, subjektiv abzulesen. Hierfür schlägt die Erfindung
vor, sämtliche Verschlußplatten zugleich anzuheben, damit nach Ersatz der Photozellen
durch Okulare der betreffende Meßort abgelesen werden kann.
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Weiterhin ist es zweckmäßig, mit der Druckknopfsteuerung eine Rechenmaschine
zu verbinden, mit deren Hilfe die aufeinanderfolgenden Einstellungen berechnet und
der Vorrichtung aufgegeben werden können. Es kann vorteilhaft sein, durch entsprechende
optische Anordnung Ablesefehler, die infolge von Ungenauigkeiten der Führungen entstehen
können, auszugleichen, wie dies in einer anderen, gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung
vorgeschlagen ist.
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PATENTASPROCHE: 1. Optische Einstell- und Meßvorrichtung an Maschinen
und Meßgeräten hoher Genauigleeit mit einem Präzisionsmaßstab, dessen Maßstabmarken
abdeckbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Marke des Maßstabes ein durch
ein unabhängig vom Maßstab angeordnetes Einstellmittel betätigbarer Verschluß zum
öffnen und Schließen der Marken zugeordnet ist und für einen Einstell--, Meß- oder
Steuervorgang jeweils nur eine am Eine stellmittel auswählbare Marlce geöffnet und
alle anderen Marken des Maßstabes verschlossen sind.