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Ablesevorrichtung für Maßstäbe od. dgl.
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Die Erfindung betrifft eine Ablesevorrichtung für Maßstäbe od. dgl.,
bei der ein Maßstabstrich in ein Ablesefenster projiziert wird und Mittel vorgesehen
sind, um das Bild des Maßstabstriches mit einer Marke, einem Ableserechen od. dgl.
zur Deckung zu bringen. Bei den bekannten Ablesevorrichtungen wird die Überlagrung
eines Maßstabstriches und z. B. der Marke dadurch erreicht, daß die Marke auf einer
verschiebbaren Glasplatte angeordnet ist. Die Größe der Verschiebung der Glasplatte
gibt den Feinmeßwert. Da in das Ablesefenster der Maßstabausschnitt vergrößert abgehildet
wird, muß dementsprechend die Glasplatte eine relativ große Verschiebemöglichkeit
haben. Aus diesem Grunde sind die bekannten Geräte dieser Art recht groß und eignen
sich nicht immer für den Einbau in die verschiedensten Werkzeugmaschinen.
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Die Erfindung beseitigt diesen Nachteil dadurch, daß zur Projektion
des Maßstabausschnittes in das Ablesefenster ein zweiteiliges Objektiv vorgesehen
ist, dessen erster Teil im Abstand seiner Brennweite vom Maßstab angeordnet ist
und durch eine Meßschraube relativ zum zweiten Teil, parallel zum Maßstab verschiebbar
ist und daß sowohl der erste Teil des Objektivs als auch die Meßschraube mit im
Ablesefenster erscheinenden Skalen verbunlden sind. Verschiebt man bei dieser Ausbildung
den ersten Teil des Objektivs mit Hilfe der Meßschraube, dann wandert im Gegensatz
zu den bekannten Einrichtungen das l3ild des Maßstabstriches im Ablesefenster. Hierbei
verschiebt sich auch die mit dem ersten Objektivteil verbundene Skala sowie die
mit der Meßschraube verhunden Skala, so daß der Verschiebung des Objektivteiles
entsprechende Werte im Ablesefenster erscheinen. Da die Skalen nur der Meßwertanzeige
dienen, können sie klein gehalten sein. Da ferner der Verschiebeweg des ersten Objektivteiles
maximal nur die Länge eines Maßstabintervalls zu haben braucht, kann das gesamte
Gerät klein gehalten werden.
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Maßstabableseeinrichtungen mit verschiebbaren Objektive sind an sich
bekannt. Bei diesen Geräten sind hinter dem Objektiv eine geometrische Strahlenteilung
bewirkende Mittel vorgesehen. Diese Mittel teilen das Bild eines Maßstabstriches
in zwei Teile, und die Teile erscheinen im Ablesefenster dann gegencinander versetzt,
wenn der Maßstabstrich nicht genan in der Achse des Objektivs liegt. Durch Verschieben
des Objektivs kann dieser Zustand hergestellt werden. Das Maß der dazu notwendigen
Verschiel)ung gibt den Feinmeßwert an. Diese Geräte arbeiten nach einem anderen
Prinzip als das erfindungsgemäße Gerät. Sie lassen sich wegen der vorgesehenen Mittel
zur geometrischen Strahlenteilung nicht klein halten.
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Bei dem erfindungsgemäßen Gerät können Meßfehler dadurch auftreten,
daß der verschiebbare Objektivteil infolge eines Führungsfehlers bei seiner Verschiebung
kippt. Dies würde eine Auswanderung des Bildes des Maßstabstriches im Ablesefenster
nach sich ziehen, und die Meßschraube müßte zur Koinzidenzeinstellung zusätzlich
gedreht werden. Diese zusätzliche Drehung würde aber das Meßgerät verfälschen. Diesen
Fehler kann man in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch beseitigen, daß
man den Knotenpunkt des verschiebbaren Obj ektivteiles in seine Führungsebene legt.
In diesem Fall ist nämlich das unter dem Namen »Eppenstein-Prinzip« bekannte Prinzip
erfüllt.
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In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung erscheinen das Bild des
Maßstabstriches, ferner die mit dem verschiebbaren Objektivteil verbundene Skala
und die mit der Meßschraube verbundene Skala an verschiedenen, vorzugsweise übereinander-
oder nebeneinanderliegenden Stellen im Ablesefenster, und es werden an diesen Stellen
jeweils verschiedene Dezimalwerte abgelesen. Hierdurch wird das Ableseergebnis in
besonders übersichtlicher Weise erhalten. Als zwecksmäßig hat es sich erwiesen,
den Maßstab in Zentimeterintervalle zu unterteilen und den Teilstrichen eine Millimeterbezifferung
zuzuordnen, ferner die mit dem verschiebbaren Objektiv verbundene Skala so auszubilden,
daß sie die Maßstabintervalle in 10 Teile unterteilt, um die mit der Meßschraube
verbundene Skala Hundertstelmillimeterwerte anzeigen zu lassen.
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Vorteilhaft liegt die mit dem verschiebbaren Objektivteil verbundene
Skala in unmittelbarer Nähe des Ablesefensters, und die Meßschraube ist mit einer
Zifferntrommel verbunden, deren Umfang bis in die unmittelbare Nähe des Ablesefensters
reicht. Bei dieser
Ausbildung können besondere Mittel zur Abbildung
dieser Skalen in das Ablesefenster entfallen.
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Zweckmäßig wirkt in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Meßschraube
auf ein Mutterstück, das mit einem Stift in einer Führung gleitet, und die Führung
ist für Justierzwecke in einer Ebene parallel zur Achse der Meßschraube neigbar.
Dreht man bei dieser Ausbildung die Meßschraube, dann verschiebt sich nicht nur
das Mutterstück axial, sondern dieses wird außerdem um einen kleinen Betrag um die
Achse der Meßschraube gedreht. Die Größe dieser Drehbewegung ist abhängig von der
Neigung der Führung, in der der Stift des Xutterstückes gleitet. Die Neigung der
Führung kann deshalb so groß gewählt werden, daß ein konstanter Steigungsfehler
der Meßschraube ausgeglichen wird.
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Vorteilhaft wirkt die Meßschraube über einen rechtwinkligen Hebel
auf den verschiebbaren Teil des Objektivs. Bei dieser Ausbildung liegt also ihre
Achse senkrecht zur Verschiebungsrichtung des Obj ektivs. Sie kann deshalb in Weiterer
Ausgestaltung der Erfindung durch das gesamte Gerät geführt sein. Dies hat den Vorteil,
daß ein Drehknopf wahlweise an einem der Enden der Meßschraube befestigt werden
kann. Diese Ausbildung ist deshalb vorteilhaft, weil das Ablesegerät in Verbindung
mit den verschie-densten Werkzeugmaschinen verwendet werden soll und es bei den
einzelnen Maschinen von vornherein nicht festliegt, wo der Drehknopf der Ablesevorrichtung
am günstigsten angebracht wird.
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Zweckmäßig ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vor dem verschiebbaren
Objektivteil ein nach Belieben befestigbares, die optische Achse des Strahlenganges
abknicken des, vorzugsweise mit einer geraden Anzahl von Reflexionsflächen versehenes
Prisma vorgesehen. Die Verwendung dieses Prismas kann dann vorteilhaft sein, wenn
das Gerät bei einer Werkzeugmaschine verwendet werden soll, die es nicht gestattet,
den Maßstab senkrecht unter der Ablesevorrichtung anzuordnen. Die gerade Anzahl
der Reflexionsflächen ist vorgesehen, damit sich bei Drehung der Meßschraube in
bestimmter Richtung die Verschiebungsrichtung des Bildes des Maßstab striches im
Ablesefenster nicht ändert. Eine solche Änderung der Verschiebungsrichtung würde
nämlich andere Skalenausbildung erfordern.
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Zur Betrachtung des Ablesefensters ist vorteilhaft eine Lupe vorgesehen,
und es ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung hinter dieser Lupe, in Richtung
der Lichtstrahlen gesehen, eine gekrümmte Filterscheibe angeordnet, wobei die Krümmung
derart bemessen ist, daß die Scheibe, als Spiegel aufgefaßt, das Auge des Beobachters
in sich selbst abbildet. Es hat sich gezeigt, daß durch eine solche Scheibe die
sonst zwangläufig auftretenden Reflexe an den Oberflächen der Lupe und des Ablesefensters
ausgeschaltet werden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt Fig. 1 die Seitenansicht der erfindungsgemäßen Ablesevorrichtung,
Fig. 2 die Draufsicht auf das Gerät nach Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie
III-III der Fig. 2, Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3, Fig. 5
einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 3, Fig. 6 bis 8 eine geänderte Meßschraubenausbildung.
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Gemäß den Fig. 1 bis 5 ist einem Gehäuse 1 ein Objektiv 2, 3 zugeordnet;
der Objektivteil 3 ist ge-
rätefest, der Objektivteil 2 ist parallel zum Maßstab
4 verschiebbar. Der Objektivteil 2 ist zu diesem Zweck in einem Körper 5 gelagert,
der seinerseits in einer Führung 6 gegen den Druck einer Feder 7 verschiebbar ist.
Hinter dem Objektivteil 2 ist ein Pentaprisma 8 angeordnet, um die Strahlen in den
Objektivteil 3 zu lenken. Der Objektivteil 2 hat vom Meßpunkt den Abstand seiner
Brennweite, so daß zwischen den Teilen 2 und 3 paralleler Strahlengang herrscht.
Hinter dem Objektivteil 3 ist ein teildurchlässiger Spiegel 9 vorgesehen, über den
Licht zur Beleuchtung der Maßstaboberfläche in den Strahlengang eingespiegelt wird.
Das Licht hierzu kommt von einer Lichtquelle 10. Es wird über eine Kondensorlinse
11' und einen Spiegel 11 auf den teildurchlässigen Spiegel 9 gelenkt. Die vom Meßpunkt
11f ausgehenden Lichtstrahlen durchsetzen den teildurchlässigen Spiegel 9 und treffen
auf einen Spiegel 12. Dieser lenkt sie auf einen Spiegel 12', von wo aus sie in
ein Prisma 13 gelangen. Im Prisma 13 werden die Lichtstrahlen dreimal reflektiert
und anschließend in ein Prisma 14 gelenkt. Das Prisma 14 lenkt die Strahlen schließlich
in ein Ablesefenster 15, wo sie in einem Feld 16 erscheinen.
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Mit dem Körper 5 ist eine Skala 17 verbunden, welche unmittelbar
in der Nähe des Ablesefensters 15 liegt. Die Skala 17 erscheint in einem Feld 18
des Ablesefensters 15.
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Die Verschiebung des Objektivteiles 2 wird durch eine Meßschraube
20 bewirkt. Die Meßschraube 20 verschiebt hierzu zunächst ein Mutterstück 21. Das
Mutterstück21 hat einen Stift 22, der in einer Führung 23 liegt, so daß sie gegen
Drehung gesichert ist.
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Die Führung 23 ist in einer Ebene senkrecht zur Zeichenebene der Fig.
3 und 4 neigbar. Durch diese Neigung soll, wie nachfolgend an Hand der Fig. 6 bis
8 beschrieben wird, ein konstanter Steigungsfehler der Meßschraube20 ausgeglichen
werden. Mit der Meßschraube 20 ist eine Skalentrommel 24 verbunden. Die Trommel24
reicht bis in die unmittelbare Nähe des Ablesefensters 15. Ihre Zahlenwerte erscheinen
in einem Feld 26 des Ablesefensters 15. Das Mutterstück 21 wirkt auf einen um eine
Welle 27 drehbaren rechtwinkligen Hebel 28. Dieser wandelt die Bewegung des Mutterstückes
21 in eine im rechten Winkel zur Meßschraube liegende Bewegung des Körpers 5 um.
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Die Meßschraube 20 ist durch das Gerät geführt, und das Ende der Meßschraube20
ist derart ausgebildet, daß ein Drehknopf 29 wahlweise an einem der Enden der Meßschraube
befestigt werden kann.
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In den Feldern 16, 18 und 26 des Ablesefensters 15 sind Ablesemarken
30, 31 und 32 vorgesehen. Die Marken 31 und 32 dienen dazu, auf der Skala 17 und
der Trommel 24 einen Wert anzuzeigen. Mit Hilfe der Marke 30 wird die Verschiebungsgröße
des Objektivteiles 2 festgelegt. Der Maßstab4 ist ein Doppelstrichmaßstab, dessen
Maßstabstriche Zentimeterabstand haben. Mit Hilfe eines solchen Doppelstriches wird
die Marke 30 durch Drehen der Meßschraube 20 eingefangen. Bei dieser Drehung hat
sich mit dem Obj ektivteil 2 auch die Skala 17 verschoben, außerdem sind die Werte
auf der Trommel24 im Feld 26 am Index 32 vorbeigewandert. Gemäß Fig. 2 liest man
den Meßwert 254,46 mm ab. Die Fig. 5 zeigt die Nullstellung des Gerätes mit einem
eingefangenen 100-mm-Strich.
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Gemäß den Fig. 6, 7 und 8 wirkt die Meßschraube 40 in der Verschiebungsrichtung
des Körpers 5. Auch hier verschiebt die Meßschraube 40 ein Mutterstück 41. Das Mutterstück
41 ist wieder mit einem
Stift 42 versehen, der in einer Führung43
gleitet. Die Führung 43 ist um einen Stift 44 mit Hilfe zweier Schrauben 45, 46
neigbar. In Fig. 8 ist eine derartige Neigung dargestellt. Dreht man die Meßschraube
der Fig. 8, dann verschiebt sich einerseits das Mutterstück 41, andererseits dreht
es sich um die Achse der Meßspindel. Die Größe der Drehung des Mutterstükkes hängt
von der Neigung der Führung ab. Diese Drehung kann dazu verwendet werden, um einen
konstanten Steigungsfehler der Meßspindel auszugleichen.
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Wie aus Fig. 3 zu erkennen ist, ist in der Ebene der Führung des
Körpers 5 der Knotenpunkt K des verschiebbaren Objektivteiles 2 angeordnet. Durch
diese Ausbildung wird erreicht, daß infolge eines Führungsfehlers keine Meßfehler
auftreten.
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Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, kann vor dem Objektivteil 2 ein Prisma
50 angeordnet werden, welches die optische Achse abknickt. Das Prisma 50 hat eine
gerade Anzahl von Reflexionsflächen, so daß bei Drehung der Meßspindel, beispielsweise
im Uhrzeigersinn, die Auswanderung des Doppelstriches im Ablesefenster mit und ohne
Prisma 50 stets im selben Sinne erfolgt.