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Ablesegerät für Maßstäbe Die Erfindung betrifft ein Ablesegerät für
Maßstäbe od.- dgl. mit einem meßbar verschiebbaren Ableseindex, Ableserechen od.
dgl. zum Einfangen eines Maßstabstriches und einer auf einem Teil ihres Drehbereiches
den Index verschiebenden Kurve sowie einer mit der Kurve verbundenen Kreisskala
für die Anzeige der Verschiebungsgröße des Index. Bei diesem Gerät wird zur Ablesung
eines Maßstabwertes der Ableseindex oder der Rechen durch Drehen der Kreisskala
und der Kurve so weit verschoben, bis ein Maßstabstrich mit dem Ableseindex oder
einem Teilstrich des Rechens zur Deckung kommt. Auf der Kreisskala läßt sich dann
ein der Verschiebung entsprechender Wert ablesen. Dreht man die Kurve über den der
Indexverschiebung dienenden Bereich hinaus, dann wandert der Index in seine Nullage
zurück. Die Kurve fällt hierzu mehr oder minder stark wieder auf den Ausgangspunkt
ab. Dieser abfallende Teil ist für die Meßwerteinstellung uninteressant.
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Die Kurve selbst kann durch den Umfang einer Kurvenscheibe, eines
Kurvenringes od. dgl gebildet sein, sie kann aber auch als Mantelkurve ausgebildet
sein.
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Es hat sich nun jedoch gezeigt, daß die genannten Kurven stets Ilerstellungsfehler
aufweisen, derart, daß einerseits bei Drehung der Kurve um den Bereich der Skalenlänge
der Ableseindex nicht genau um ein Intervall verschoben wird und andererseits auch
auf der Kreisskala abgelesene Zwischenwerte fehlerhaft sind.
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Um derartige Fehler auszugleichen, ist es bekannt, die Kurve nachzuarbeiten.
Dies ist sehr umständlich und zeitraubend und verteuert das Gerät wesentlich.
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Zur Beseitigung der genannten Fehler ist es ferner bekannt, die Kreisskala
zu korrigieren, derart, daß die Striche wenigstens teilweise auf der Skala angebracht
werden, daß trotz fehlerhafter Kurve und damit verbundener fehlerhafter Verschiebung
des Index ein richtiger Wert abgelesen wird.
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Da es nun jedoch praktisch unmöglich ist, die Lage der Teilstriche
einer fertigen Skala zu ändern, hat man sich bei dieser Korrektur bisher damit begnügt,
den Anfangs- und den Endwert der Kreisskala so zu legen, daß diese beiden Werte
mit einer Intervaliverschiebung des Index exakt harmonierten; mit anderen Worten,
die Skalenstriche der Kreisskala werden jetzt nicht mehr über einen dem Kurvenanstieg
entsprechenden Winkelbereich verteilt, sondern auf einem um den Fehler kleineren
oder größeren Winkelbereich. Der Winkelbereich der Kreisskala war hierbei äquidistant
unterteilt. Deshalb war keine Gewähr dafiir gegeben, daß die Zwischenwerte der Kreisskala
der Verschiebung des Index entsprachen. Vielmehr waren diese immer noch fehlerhaft.
Der Vorteil dieser
Fehlerkorrektur bestand deshalb lediglich darin, daß Anfangs-
und Endwerte stimmten.
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Zur Justierung selbst hatte man einen gewissen Vorrat an Kreisskalen,
nämlich Kreis skalen, deren Werte auf unterschiedliche Winkelbereiche verteilt waren.
Aus diesem Skalenvorrat suchte man die geeignete Skala aus.
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Auch dieses Verfahren befriedigte keineswegs, einerseits weil zu
jedem Gerät ein ganzer Satz Kreisskalen vorrätig sein mußte und andererseits weil
die Fehler zwischen dem Anfangs- und dem Endwert auf der Kreisskala nicht beseitigt
wurden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Geräte
zu beseitigen. Dies wird dadurch erreicht, daß nach der Erfindung Kurven verwendet
werden, die nur auf einem Teil ihres Umfanges radial ansteigen und im übrigen die
Kurve oder die Kreisskala in zwei senkrecht zueinander liegenden Richtungen relativ
zur Drehachse der Kurve bzw. der Kreisskala verstellbar ausgebildet ist. Bei einem
derartigen Gerät ist es möglich, sowohl den Anfangs- als auch den Endwert der Kreisskala
mit dem Verschiebeweg des Index in Einklang zu bringen, ebenso aber auch wenigstens
einen weiteren Zwischenwert. VVie nachfolgend gezeigt werden soll, werden hierbei
auch die übrigen den Zwischenwerten anhaftenden Fehler kleiner, und zwar so klein,-
daß der optimale Fehler unter eine Grenze sinkt, wie sie bisher nicht erreicht wurde.
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Zweckmäßig bildet man die Kreisskala relativ zur Drehachse der Kurvensceibe
verstellbar aus und
sieht für die Verstellung vier unter 900 gegeneinander
versetzte Schrauben vor.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt)
und zwar zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch ein Ablesegerät gemäß der Erfindung, Fig.
2 die Draufsicht auf das Gerät nach Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt nach der LinieIII-III
der Fig. 1, Fig. 4 und 5 schematische Darstellungen verschiedener Lagen der Kurve
und der Kreisskala zueinander zum Zwecke eines Fehlerausgleiches, Fig. 6, 7 und
8 Fehlerkurven.
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Gemäß Fig. 1 ist ein Maßstab 1 relativ zu einer Ablesevorrichtung
2 verschiebbar. Die unter dem Objektiv 3 der Ablesevorrichtung erscheinenden Maßstabstriche
werden über Spiegel 4, 5, 5 a und 6 in das Ablesefenster 7 der Ablesevorrichtung
projiziert. Die Beleuchtung des Maßstabes 1 erfolgt durch eine Lichtquelle 8 über
eine Kondensorlinse 9 und einen Spiegel 10. Der Spiegel 4 ist teildurchlässig. Das
Ab lesefenster 7 ist in einer Führung 11 in Richtung des Pfeiles 12 verschiebbar.
Mit dem Ablesefenster 7 ist ein Stift 13 verbunden. Der Stift 13 wird durch eine
Feder 15 stets gegen eine Kurve 14 gedrückt. Er verschiebt das Fenster 7> sobald
die Kurve 14 gedreht wird. Die Kurve 14 ist mit einem von Hand drehbaren Rändelring
16 verbunden. Auf dem Ablesefenster 7 ist ein Ableserechen 15' aufgebracht. Der
Rechen 15 unterteilt ein Intervall des Maßstabes 1 in zehn Teile. Mit dem Rändelring
16 ist ferner über vier Schrauben 17 ein Fassungsteil 18 für eine Glasplatte 19
mit einer Kreisskala 20 verbunden. Die Glasplatte 19 mit der Kreisskala 20 kann
durch die vier Schrauben 17 relativ zur Kurve 14 verstellt werden. Zwischen der
Kurve 14 und dem Körper 18 ist zu diesem Zweck ein Luftspalt 22 gelassen. Zwischen
dem Ablesefenster 7 und der Glasscheibe 19 ist eine Blende 24 angeordnet, so daß
sich das in Fig. 2 dargestellte Bildfeld ergibt. Die Blende 24 trägt einen Index
welcher auf der Kreisskala 20 einen Wert anzeigt.
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Wie aus Fig. 3 zu erkennen ist, steigt die Kurve 14 zwischen den
Punkten A und B an. Die Punkte X und B liegen diametral zueinander, so daß während
einer Drehung der Kurvel4 um 1800 der Stift 13 nach rechts bewegt wird. Hierbei
verschiebt sich der Ableserechen um die Breite einer seiner Intervalle.
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Dreht man die Kurve weiter, dann wandert der Stift wieder nach links
in seine Ausgangslage. Diese Bewegung ist für die Messung ohne Bedeutung. Da die
Kreisskala 20 mit der Kurve 14 verbunden ist, dreht sie sich bei Verschiebung des
Stiftes 13 über ein Intervall des Rechens ebenfalls um 1800. Die Kreisskala ist
über einen Winkelbereich von 1800 in 100Teile geteilt, so daß sie die Intervalle
des Rechens in Hundertsteleinheiten unterteilt.
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Gemäß Fig.2 ist die Kreisskala 20 mit Hilfe des Rändelringes 16 so
weit verdreht worden, daß der Doppelstrich 230 des Maßstabes 1 den ersten Strich
des Rechens 15 einschließt. Man liest somit den Wert 231,25 mm ab, wenn der Maßstab
1 in Zentimeter unterteilt ist.
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Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung der Kurve 14 und der Kreisskala
20 zur Erläuterung der Wirkungsweise der Erfindung.
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Werden in Fig. 4 die Kurvel4 und die Skala 20 um den Mittelpunkt
M1 der Kurvel4, welcher hier zugleich Mittelpunkt M2 der Kreisskala 20 ist,gedreht,
dann gleitet der Stift 13 auf der Kurve vom
Punkt A bis zum Punkt B. Er hat hierbei
ebenso wie der Ableserechen eine relative Verschiebung von der Größe erfahren. a
muß längenmäßig einem Intervall des Ableserechens 15 entsprechen. Bei dieser Drehung
hat sich die Skala 20 unter dem Index 21 auf der Kreisskala vom Wert 0 bis zum Wert
100 gedreht. Ist die Kurve 14 fehlerhaft ausgebildet, derart, daß der Stift 13 beispielsweise
nicht zum Punkt B hätte gelangen sollen, sondern zum Punkt B' längs der gestrichelten
Linie, dann ergibt sich in Abhängigkeit vom Drehwinkel der Kurve 14 und Skala 20
eine fehlerhafte Verschiebung des Stiftes 13. Eine solche fehlerhafte Verschiebung
ist beispielsweise in Fig. 6 grafisch dargestellt. Es ist hier längs der Abszisse
der Drehwinkel aufgetragen und längs der Ordinate der jeweilige Verschiebefehler
des Stiftes 13. Zur Erläuterung des entstehenden Fehlers sei bemerkt, daß der Index
21 nach einer Drehung um 1800 auf der Skala 20 den Wert 100 anzeigt, daß sich der
Stift 13 jedoch um den Betrag o verschoben hat, nicht aber, wie es sein muß, um
den Betrag a-a', wenn a' der Verschiebefehler ist Um den zum Drehwinkel 1800 gehörenden
Fehler a' zu Null zu machen, geht man folgendermaßen vor: Man sucht sich auf der
Kurve einen Punkt B", dessen Abstand vom Drehpunkt Ml gleich dem Abstand des Punktes
B' vom Drehpunkt M1 ist. Der Punkt B" liegt unter dem Winkel u zum Punkt B', bezogen
auf den Punkt All. Das heißt, will man den exakten Verschiebeweg des Stiftes 13
erhalten, dann darf man die Kurve nicht um 1800 drehen, sondern nur um den Winkel
1800-u. Die Skala 20 ist nun mit der Kurve 14 verbunden. Ihre Skalenwerte von 0
bis 100 sind, bezogen auf den Mittelpunkt M2 der Kreisskala, über einen Winkelbereich
von 1800 aufgetragen. Man kann nun jedoch den MittelpunktM2 der Skala 20 mit Hilfe
der Justierschrauben 17 nach M2' verlegen und dabei die Skala 20 derart drehen,
daß der Index 21 nach wie vor auf den Nullpunkt der Skala 20 zeigt. Der Wert 100
der Skala 20 erscheint dann in der verschobenen Lage der Skala, bezogen auf den
Drehpunkt M, der Kurve 14, ebenfalls unter dem Winkel 1800zu. Die verschobene Lage
der Skala 20 ist in Fig. 4 mit 20' bezeichnet worden. Dreht man jetzt die Kurvenscheibe
um 1800 dann wandert der Stift 13 vom Punkt A auf der Kurve nach B", und er wird
hierbei genau um ein Intervall des Ableserechens verschoben. Gleichzeitig wandern
unter dem Ableseindex 21 die Werte von 0 bis 100 der Skala 20' hindurch.
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Dieser Sachverhalt ist in Fig. 7 grafisch dargestellt.
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Dem Wert 50 auf der Skala 20 entspricht nun auf der Kurve 14 der
Wert C', wobei C' unter dem Winkel °2 ", bezogen auf den Mittelpunkt All und den
2 Anfangspunkt A der Kurve, erscheint. Im allgemeinen wird nun der radiale Anstieg
der Kurve 14 bis zum Punkt C' ebenfalls fehlerhaft sein (vgl. Fig. 7).
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Man kann nun auch noch diesen Fehler praktisch zu Null machen. Hierzu
ist es notwendig, die Kreisskala20, wie in Fig. 5 dargestellt, erneut zu verschieben.
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Nimmt man an, daß bei der Drehung der Skala 20 auf den Wert 50 der
Stift 13 nicht nach C' wandern darf, sondern nur nach C", damit sich der richtige
Verschiebeweg ergibt, dann verschiebt man die Kreisskala 20 derart, daß ihr Mittelpunkt
M2, nach M," wandert. Diese neue Skalenlage ist in Fig. 5 gestrichelt eingezeichnet.
Dreht man hierbei die Skala 20 in geeigneter Weise derart, daß der Index 21 wieder
mit dem Nullpunkt zusammenfällt, dann hat sich der Skalenwert 50 verlegt, und zwar
derart, daß er
zum alten Wert 50, bezogen auf den Drehpunkt M, unter
dem Winkel v erscheint. Wie aus Fig. 5 hervorgeht, war v gleichzeitig der Winkel,
unter dem die Punkte C' und C" zum Mittelpunkt M1 lagen. Dies bedeutet, daß der
Verschiebefehler des Stiftes 13 bei der Drehung der Skala auf den Wert 50 zu Null
geworden ist (Fig. 8).
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Diametral zum Nullpunkt liegt der Skalenwert 100.
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Man erkennt, daß der Skalenwert 100 in der verschobenen Lage der Skala
winkelmäßig, bezogen auf den DrehpunktMl, mit dem Wert 100 in der unverschobenen
Lage zusammenfällt, so daß sich durch die erneute Verschiebung kein bemerkenswerter
Fehler für die Endlage der Kurvenscheibe und der Skala ergeben hat.
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Wie man aus Fig. 8 ferner erkennt, sind die Verschiebewege zwischen
den Skalenwerten 0 und 50 sowie 50 und 100 immer noch fehlerhaft. Die Fehler dieser
Werte sind jedoch im Vergleich mit den Fehlern gemäß Fig. 6 wesentlich kleiner geworden,
nämlich so klein, daß sie praktisch vernachlässigt werden können.
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Denselben Erfolg, den man hier durch geeignetes Verschieben der Kreisskala
20 erhält, kann man durch
Verschieben der Kurve relativ zur Drehachse erzielen.
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Die Wirkungsweise hierbei ist dieselbe.
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PATENTANSPR0CHE 1. Ablesegerät für Maßstäbe od. dgl. mit einem meßbar
verschiebbaren Ableseindex, Ableserechen od. dgl. zum Einfangen eines Maßstabstriches
und einer der Verschiebung des Index dienenden drehbaren Kurvenscheibe od. dgl.
mit radial ansteigender Kurve sowie einer mit der Kurvenscheibe verbundenen Kreisskala
für die Anzeige der Verschiebungsgröße des Rechens, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kurve nur auf einem Teil ihres Umfanges radial ansteigt und daß entweder die
Kurvenscheibe oder die Kreis skala in zwei senkrecht zueinander liegenden Richtungen
relativ zur Drehachse der Kurve bzw. der Kreisskala verstellbar ist.