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Ablesevorrichtung für Maßstäbe, insbesondere zum Einstellen des Tisches
einer Werkzeugmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Ablese vorrichtung für
Maßstäbe, insbesondere zum Einstellen des Tisches einer Werkzeugmaschine, mit einer
optischen Einrichtung, die ein vergrößertes Bild des Maßstabes so auf eine Projektionsfläche
wirft, daß dieses Bild mit unter Verwendung einer schwach geneigt zur Maßstabslängsachse
angeordneten Markierung arbeitenden Feinablesemitteln zusammenwirkt.
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Zum Einstellen beweglicher Teile, insbesondere des Tisches von Werkzeugmaschinen,
bedient man sich eines vorzugsweise am Bett der Maschine befestigten Metall- oder
Glasmaßstabes, der mit einer auch die Zehntelmillimeter enthaltenden Teilung versehen
ist. Das Ablesen der Stellung des Maschine tisches, beweglichen Supportes od. dgl.
erfolgt entweder durch ein Ablesemikroskop oder durch eine das Maßstabbild auf eine
Mattscheibe werfende Projektionseinrichtung. Die Ableseeinrichtungen sind mit zusätzlichen
Feinablesemitteln versehen, die die Ablesung von Hundertstel- und gegebenenfalls
auch von Tausendstelmillimetern ermöglichen. Die bisher gebräuchlichen Ableseeinrichtungen,
bei denen das Maßstabbild auf eine Projektionsfläche geworfen wurde, ermöglichten
zwar die Überwachung der Tischeinstellung durch den Bedienenden aus einer gewissen
Entfernung von der Ableseeinrichtung, so daß er imstande war, gleichzeitig oder
doch nur durch eine Blickwendung andere Teile der Maschine im Auge zu behalten,
es erforderte aber ein Zusammensuchen des Meßwertes an verschiedenen, in nicht unerheblichem
Abstand zueinander angeordneten Stellen. Hierdurch wurden die im übrigen für eine
ordnungsgemäße Bedienung der Maschine wertvollen Eigenschaften der mit Projektion
des Maßstabbildes auf eine Mattscheibe arbeitenden Ableseeinrichtungen nicht unwesentlich
beeinträchtigt.
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Die Ablesung der Meßwerte an auseinanderliegenden Stellen der Ableseeinrichtung
wurde bei den bekannten Anordnungen zum Teil dadurch bedingt, daß einerseits die
Millimeter- und Zehntelmillimeter-Zahlen des Hauptmaßstabes, die vergrößert auf
die Mattscheibe projiziert wurden, abzulesen waren, ferner das Einschneiden der
die Tischeinstellung kennzeichnenden Teilstrichlinie in einem Transversalenfeld,
das die Hundertstelmillimeter ergab, und schließlich die Ablesung einer Mikrometerschraube
erforderlich war, mit der das Transversalenfeld noch parallel zur Längsachse des
Hauptmaßstabes verschoben werden konnte, um die Tausendstelmillimeter zu erhalten.
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Der Nachteil, Meßwerte an auseinanderliegenden
Stellen abzulesen,
konnte auch durch die bekannten, mit Mikrometerverstellung arbeitenden Fanggabeln
nicht beseitigt werden, bei denen die Meßwerte zum Teil auch durch eine besondere
Optik ebenfalls auf einer Projektionsfläche ablesbar gemacht wurden.
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Es ist bereits bekannt, Zählvorrichtungen an Metermaßstäben anzubringen,
die bei jedem Anlegen des Maßstabs an das zu messende Flachmaterial, insbesondere
Gewebestück, durch einen Hebel betätigt werden und die jeweils erreichte Zahl solcher
Betätigungen durch auf einem auf seiner einen Seite auf eine Spule auf- und an seiner
anderen Seite von einer ähnlichen Spule abgewickelten Band angebrachte Zahlen, die
in einem Fenster erscheinen, sichtbar machen.
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Ferner sind Spiralmikroskope zum Ablesen von Glasmaßstäben bekannt,
bei denen im Gesichtsfeld eine drehbare Doppelspirale angeordnet ist, zwischen deren
Gängen die Teilstriche des in sie hineinprojizierten Glasmaßstabes eingefangen werden.
Diese bekannten Meßvorrichtungen zeigen ein mit Meßlinien und -zahlen überfülltes
Gesichtsfeld und eignen sich daher nicht zur schnellen und fehlerfreien Benutzung
auch durch angelernte Arbeitskräfte.
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Im übrigen sind Ablesegeräte für Maßstäbe bekannt, bei denen Zifferntrommeln
zur Identifizierung von selbst nicht mit Bezeichnungen versehenen Meßverkörperungen
verwendet werden. Dabei sind die Meßverkörperungen beispielsweise als Gänge einer
Meßschraube oder als unbezifferte Doppelstriche auf einem Maßstab ausgebildet. Die
bekannten Zifferntrommeln können zu einer übersichtlichen Zusammenfassung des Ableseergebnisses
im Gesichtsfeld
der Ablesevorrichtung nicht beitragen. Bei diesen
Ablesevorrichtungen besteht ebenfalls die Notwendigkeit, das Meßergebnis durch Ablesungen
an aus ein anderliegenden Stellen zu erfassen, so daß auch hier Zeitverluste und
durch falsche Ablesung bedingte Betriebsstörungen eintreten können.
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Es ist außerdem bereits bekannt, den Feinmaßstab zur Unterteilung
der Intervalle des als aufwickelbares Meßband ausgebildeten Hauptmaßstabes schräg
geneigt durch das Gesichtsfeld laufen zu lassen, so daß er während seines vollen
Durchlaufs eine Querverschiebung entsprechend einem Intervall des Hauptmaßstabes
erfährt. Der Feinmaßstab ist bei dieser bekannten Anordnung jedoch auf dem Umfange
einer Trommel angebracht, woraus bei einer großen Anzahl von Unterteilungseinheiten
ein großer Trommeldurchmesser resultiert, der namentlich aus Gründen des Platzbedarfs
der Trommel nicht immer erwünscht ist. Die bekannte Einrichtung greift deshalb zur
weiteren Unterteilung zusätzlich auf einen Nonius zurück, so daß das vollständige
Ableseergebnis nicht mit einem Blick in der natürlichen Zahlenanordnung erfaßbar
ist.
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Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß es zur Darstellung
einer großen Anzahl von Unterteilungseinheiten bisher notwendig war, diese entweder
auf mehrere, je nur eine Dezimale umfassende Stufen aufzuteilen, was zu unübersichtlichen
Ablesefeldern führte, oder sehr große Bauelemente zur Aufnahme einer entsprechenden
Anzahl von lesbaren Zahlen vorzusehen oder bei Verwendung kleinerer Bauelemente
einer hohen optischen Vergrößerung der entsprechend kleineren Unterteilungszahlen
zu bedürfen, was einen zweiten Strahlengang für diese vergrößere Darstellung erfordert,
abgesehen idavon, daß die Herstellung entsprechend kleiner Zahlen mühsam und aufwendig
ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten
Einrichtungen zu vermeiden und eine Ablesevorrichtung zu schaffen, bei der das Ableseergebnis
übersichtlich in Ziffernform erscheint, ohne aber selbst bei sehr vielen Unterteilungseinheiten
übermäßig großer Bauelemente oder eines zweiten Vergrößerungsstrahlenganges zu bedürfen.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe bei einer Ablesevorrichtung der
eingangs gekennzeichneten Art dadurch, daß die Markierung aus mindestens einem zwischen
zwei um im wesentlichen parallel zur Maßstabsachse angeordnete Achsen drehbare Wickelspulen
bewegbaren und von ihnen auf- bzw. abwickelbaren Track besteht.
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Andere Ausbildungsformen der Ablesevorrichtung nach der Erfindung
sind in der nachstehenden Be schreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung
erläutert. Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 einen Schnitt quer zur Längsachse des Hauptmaßstabes
durch die Ablesevorrichtung, F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in F i
g. 1, F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 1, F i g. 4 eine Draufsicht
auf die mit Film arbeitende Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ablesevorrichtung
nach Abnahme ihres Deckels in vereinfachter perspektivischer Darstellung, F i g.
5 eine vereinfachte perspektivische Darstellung einer Draufsicht auf die mit einem
Stahldraht und einem Stahlband arbeitende Ausführungsform der Erfindung,
F i g. 6
eine schematische Darstellung der wesentlichen Teile einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung, F i g. 7 eine schematische Darstellung der wichtigsten Teile einer
weiteren Ausführungsform der Erfindung im Ausschnitt und F i g. 8 eine schematische
Darstellung der wichtigsten Teile einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung.
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Der Hauptmaßstab 1 ist in an sich bekannter Weise z. B. im Maschinengestell
der Werkzeugmaschine befestigt. Er kann beispielsweise aus Stahl bestehen und mit
einer auf seiner Oberfläche eingravierten Teilung nebst Maßzahlen versehen sein.
Von einer im Gehäuse 2 der Ablesevorrichtung, die mit dem beweglichen Maschinenteil,
dessen Stellung auf der Maschine zu ermitteln ist, verbunden wird, angeordneten
Lichtquelle 3 gelangt das Licht über einen Kondensor 4 in an sich bekannter Weise
über einen Spiegel 5 auf einen Lichtstrahl auf die Teilstriche und Maßzahlen des
Hauptmaßstabes 1 reflektierenden weiteren Spiegel 6. Von der Oberfläche des Hauptmaßstabes
1 wird das Bild der Teilstriche und Maßzahlen durch das Objektiv 7 der Ablesevorrichtung
und das Winkelprisma 8 zum Zwecke einer besseren Zugänglichkeit des eigentlichen
Ablesefensters 9 so gelenkt, daß es auf den zwischen den WickelspulenlO, 11 ausgespannten
Film 12 fällt.
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Die Wickelspulen 10, 11 sind in einem mit Hilfe der Justierschrauben
13, 14 einstellbaren Rahmen 15 drehbar gelagert und tragen auf den Enden ihrer Achsen
16, 17, die seitlich aus dem Rahmen 15 herausragen, Zahnräder 18, 19. Die Zahnräder
18, 19, die drehfest auf den Achsen 16, 17 der Spulen 10, 11 sitzen, stehen im Eingriff
mit einem zwischen ihnen in dem Rahmen 15 gelagerten Zahnrad 20. Dieses ist auf
einer Welle 21 befestigt, die, wie Fig.3 zeigt, seitlich aus dem Gehäuse 2 der Ablesevorrichtung
herausgeführt ist und einen fest mit ihr verbundenen Drehknopf 22 trägt. Durch Drehen
an dem Drehknopf 22 kann man somit über das Zahnrad 20 und die Zahnräderl8,19 die
Spulen 10, 11 in gleicher Richtung drehen, wobei der Film 12 von der einen Spule
ab- und auf die andere Spule aufgewickelt wird.
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Die Spulen sind mit genau senkrecht zu ihrer Achse gerichtete Innenflächen
aufweisenden seitlichen Ränder 23,24 versehen, zwischen denen der Film 12 beiderseits
anliegend geführt wird. Gegebenenfalls können auch im Bereich des Gesichtsfelds
der Ablesevorrichtung noch zusätzliche seitliche Führungsflächen beiderseits des
Films 12, z. B. auf dem Rahmen 15, angebracht sein, die ihn in seitlicher Richtung,
namentlich im Bereich des Bildfeldes, genau führen.
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Das Gehäuse 2 der Ablesevorrichtung ist durch den Deckel 25 abgeschlossen,
der das Ablesefenster 9 enthält. Dieses ist in an sich bekannter Weise durch die
Ableselupe 26 verschlossen. Durch den Ansatz 27 auf der Innenseite des Deckels 25
wird das Bildfeld, welches in dem Fenster 9 sichtbar ist, auf allen Seiten begrenzt,
so daß nur derjenige Abschnitt des Films 12 sichtbar ist, der für die Feinablesung
des Hauptmaßstabs 1 benötigt wird.
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Der Film 12 kann aus einem an sich bekannten Material von möglichst
großer Formbeständigkeit bestehen. Er trägt, wie aus F i g. 4 ersichtlich, zwei
in geringem Abstand parallel zueinander verlaufende Markierungslinien 28, 29, die
in einer schräg zur
Längsachse des Filmbandes geneigten Richtung
verlaufen. Der Abstand der beiden Markierungslinien 28, 29 ist gerade so groß, daß
man zwischen ihnen einen Teilstrich des Hauptmaßstabes einfangen kann, der in der
bereits beschriebenen Weise auf den transparent durchscheinend gemachten Film, ebenso
wie die zugehörige Zahl des Hauptmaßstabes projiziert wird. Der Film 12 wird erfindungsgemäß
also gewissermaßen als eine wandernde auf- und abwickelbare Mattscheibe ausgebildet.
Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß der an sich völlig durchsichtige
Film nach dem Aufkopieren der Markierungslinien 28,29 sowie der zugehörigen Maßzahlen
30 und Teilstriche 31 mit einem beispielsweise durch Spritzen aufgebrachten dünnen
Überzug von weißem Nitrolack versehen wird. Auf diese Weise läßt sich eine Transparenz
des Films erzielen, die für die hier in Betracht kommenden Zwecke sehr gut geeignet
ist.
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In dem Bildfeld 32, das im Fenster 9 der Ablesevorrichtung sichtbar
wird, erscheint ein Teil der Markierungslinien 28, 29, der beim Drehen des Knopfes
22 seitlich über das Gesichtsfeld wandert und so eingestellt wird, daß der Teilstrich
33 des Hauptmaßstabes 1, der auf den transparenten Film von unten projiziert wird,
zwischen den Markierungslinien 28, 29 genau in der Mitte eingefangen werden kann.
Es ist dann möglich, zusätzlich zu der Ablesung der durch Projektion von dem Hauptmaßstab
1 in das Gesichtsfeld 32 der Ablesevorrichtung gebrachten Maßzahlen, z. B. »131«
in Fig. 4, mit Hilfe einer in Längsrichtung des Hauptmaßstabes 1 verlaufenden, auf
diesen angebrachten Markierung, z. B. eines Pfeiles 34, die Feinablesung der auf
dem Film angebrachten zugehörigen Maßzahlen 30 abzulesen und dabei auch noch die
Lage des Pfeiles34 zwischen zwei benachbarten Teilstrichen 31 des Films 12 entweder
zu schätzen oder durch eine dort angebrachte zusätzliche Graduierung genau abzulesen.
Auf diese Weise gelingt es, die Einstellung des beweglichen Maschinenteils, z. B.
des Arbeitstisches der Werkzeugmaschine, auf tausendstel Millimeter genau abzulesen,
ohne daß dabei ein Wandern des Blickes zwischen räumlich getrennten Ablesestellen
an der Maschine erforderlich wäre.
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Um dem Film 12 zwischen den Spulen 10, 11 stets eine gewisse Spannung
zu erteilen und um ein etwaiges Spiel zwischen den Zahnrädern 18, 20, 19 auszuschalten,
ist im Inneren einer der beiden Spulen 10, 11 eine Wickelfeder angebracht, die mit
ihrem einen Ende an der Achse der Spule befestigt ist und mit ihrem anderen Ende
an der Innenseite des auf dieser Achse angeordneten eigentlichen Spulenkörpers angreift.
Bei der Montage der Spulen 10, 11 mit ihren Zahnrädern 18, 19 und mit dem Zahnrad
20 in dem Rahmen 15, der aus mehreren z. B. durch Schrauben miteinander verbundenen
Teilen besteht, wird nach dem Aufbringen des Films auf der einen Spule die Wickelfeder
so eingesetzt, daß sie ständig ein den Film 12 sperrendes Drehmoment auf die sie
umgebende Spule gegenüber ihrer Achse ausübt. Da die beiden Spulen über ihre Achsen
und die drei Zahnräder im übrigen formschlüssig miteinander verbunden sind, ergibt
sich auf diese Weise ein zusätzlicher Kraftschluß in dem Spulensystem, der die bereits
erwähnten vorteilhaften Eigenschaften hat.
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Um bei der Addition von mehreren Verstellstrecken des Arbeitstisches
gegenüber dem Maßstab die Durch-
führung von leicht zu Irrtümern Veranlassung gebenden
Rechnungen zu vermeiden, besteht die Möglichkeit, das gesamte Feinablesungsmeßsystem
dadurch dem Hauptmaßstab gegenüber auf ungebrochene Skalenwerte zu justieren, daß
mit Hilfe des Drehknopfes 37 und der Mikrometerschraube 38 eine Objektiv- und Nullpunktverstellung
des optischen Systems vorgenommen wird, durch die man eine glatte Maßzahl als Ausgangspunkt
einer weiteren Verstellung des Arbeitstisches erreichen kann. Wie in F i g. 3 gezeigt,
wirkt hierbei die Mikrometerschraube 38 auf eine mit entsprechendem Gewinde versehene
Bohrung an dem Objektivghäuse 39, das unter der Wirkung der Feder 40 ständig zur
Ausschaltung von Spiel der Stellvorrichtung entgegen mit einer Druckkraft beaufschlagt
wird. Die Vorrichtung zur Objektiv-Nullpunktverstellung kann mit einer Rundskala
41 versehen sein, an der die Verstellbeträge gesondert abgelesen werden können.
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Im Interesse der Vermeidung einer Beeinflussung der Meßgenauigkeit
der Ablesevorrichtung durch die von der Lichtquelle 3 erzeugte Wärme kann das Gehäuse
2 der Vorrichtung mit Kühlrippen 42 und Ventilationsöffnungen 43 versehen sein,
während durch eine Abschirmung 44 der Eintritt von Wärmestrahlen, die von der Lichtquelle
3 herrühren, in das Innere des Gehäuses 2 verhindert oder wenigstens stark vermindert
wird.
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Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist
für die Feinablesung an Stelle eines mit der schräg geneigt verlaufenden Markierung
versehenen Films ein Stahldraht 45 vorgesehen, der in einer schwach zur Längsrichtung
des Hauptmaßstabes geneigten Richtung zwischen den Spulen 46, 47 ausgespannt ist
und auf diesen auf- bzw. abgewickelt werden kann. Parallel zu dem Stahldraht 45
ist ein Stahlband 48 angeordnet, dessen eine Längskante zusammen mit dem neben ihr
und parallel zu ihr verlaufenden Stahldraht 45 eine sehr schmale, spaltförmige Lücke
bildet, die zum Einfangen eines Teilstrichbildes des Hauptmaßstabes geeignet ist,
welches auf eine vorzugsweise unmittelbar unter dem Draht und dem Band ortsfest
angeordnete, durchscheinende Projektionsfläche 49 projiziert wird. Auf der Projektionsfläche
49 erscheinen auch die Maßzahlen des Hauptmaßstabes 1. Auf dem Stahlband 48 sind
Maßzahlen und Teilstriche eingraviert oder aufgedruckt, die in ähnlicher Weise wie
die Maßzahlen 30 und die Teilstriche 31 auf dem Film 12 das Feinablesen der Stellung
des beweglichen Maschinenteils gestatten.
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Auch hier stehen die Spulen 46, 47 über, in Fig. 5 der Einfachheit
halber fortgelassene Zahnräder 18, 20, 19 miteinander in Verbindung, wobei ebenfalls
durch eine an die eine Spule angebaute Wickelfeder dafür gesorgt werden kann, daß
das Stahlband und der Film sowie das gesamte Spulensystem ständig unter der Einwirkung
einer den Draht und das Band spannenden Kraft stehen. Durch Drehen eines auch hier
auf das mittlere Zahnrad 21 wirkenden Drehknopfes 22 wird der Draht45 und das dicht
neben ihm liegende Stahlband 48 in der Weise bewegt, daß der schmale zwischen ihnen
gebildete Schlitz über das Bildfeld bzw. über das Projektionsbild des Hauptmaßstabes
1 wandert, das auf die Projektionsfläche 49 geworfen wird.
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Um die Lage des Stahlbandes 48 und des Drahtes 45 in seitlicher Richtung
genau festzulegen, sind die Spulen 46, 47 auf ihrem Umfang mit spiralförmig
angeordneten
Nuten 50, 51 versehen, von denen die Nut 50 zur Aufnahme des Stahlbandes 48 und
die Nut 51 zur Aufnahme des Stahldrahtes 45 dient. Das eine Ende des Stahlbandes
und des Drahtes ist beispielsweise am linken Ende der Spule 47 an dieser durch Nietung,
Verschraubung, Verschweißung od. dgl. befestigt, während das andere Ende des Bandes
und des Drahtes auf der rechten Seite der Spule 46 befestigt sind, so daß stets
die linke Seite der Spule 47 bzw. die rechte Seite der Spule 46 auf einen Teil der
Spulenlänge mit dem Band und dem Draht umwickelt bleibt.
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An Stelle von Stahl kann naturgemäß auch ein anderer biegsamer hinreichend
fester Werkstoff von ausreichender Formbeständigkeit für das Band 48 und den Draht
45 Verwendung finden. Die Projektionsfläche 49 kann bei dieser Ausführungsform der
Erfindung in an sich bekannter Weise als Glasmattscheibe oder in sonstiger geeigneter
Weise ausgebildet sein.
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Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform der Erfindung handelt
es sich um eine Vereinfachung, die gegebenenfalls auch bei etwas geringeren Ansprüchen
an die Empfindlichkeit des Gerätes verwendbar ist. Dabei findet wie bei der in F
i g. 4 dargestellten Ausführungsform auch ein Film Verwendung, dieser ist jedoch
nur mit einer einzigen Markierungslinie versehen, die auf ihrer einen Seite eine
Maßeinteilung trägt. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird das Bild von
in der Längsrichtung des Hauptmaßstabes 1 liegenden, auf diesem angebrachten, z.
B. pfeilspitzenartig ausgebildeten Markierungen 52 zur Berührung mit der schräg
geneigt verlaufenden Markierungslinie 53 gebracht und an der Berührungsstelle die
Maßeinteilung 54 auf dem Film 55 abgelesen.
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Eine in ähnlicher Weise vereinfachte Ausführungsform zeigt F i g.
7, bei der an Stelle der auf dem Film 55 angebrachten Markierungslinie 53 gemäß
Fig. 6 nur ein Stahlband 56 vorgesehen ist, das in der gleichen Weise wie das Stahlband
48 gemäß F i g. 5 zwischen den beiden Spulen auf- und abgewickelt wird.
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Das Stahlband 56 ist hier an seiner linken Kante 57 mit einer Graduierung
58 versehen, so das der auf dem Hauptmaßstab 1 angebrachte Markierungspfeil 52 zur
Berührung mit der Kante 57 des Bandes 56 gebracht werden kann. Auch hierbei wird
das Bild des Hauptmaßstabes 1 auf eine gesonderte ortsfeste, unter dem Stahlband
56 im Gehäuse der Ablesevorrichtung angebrachte Mattscheibe 49 projiziert.