DE1216554B - Einrichtung zur mikrometrischen Ablesung einer Kreisteilung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

GOIc

Deutsche KL: 42 c-5/02

Nummer: 1216 554

Aktenzeichen: C 22053IX b/42 c

Anmeldetag: 2. August 1960

Auslegetag: 12. Mai 1966

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur mikrometrischen Ablesung einer Kreisteilung an zwei um einen festen Winkelbetrag gegeneinander versetzten Ablesestellen.

Es sind Einrichtungen zur Feinablesung der Winkelstellung einer mit einem Teilkreis gekuppelten Achse bekannt, bei denen zwei um 180° gegeneinander versetzte Ablesestellen der Kreisteilung zur Ermittlung der Feinwinkelstellung der Achse herangezogen werden. Die Teilungsmarken der gegeneinander versetzten Ablesestellen werden dabei — wie in Theodoliten oder anderen Winkelmeßinstrumenten fast allgemein üblich — an einer Bildtrennungskante eines Ablesemikroskops optisch zur Koinzidenz gebracht, und aus der Stellung eines optischen Mikrometers, das mit dem Mikroskop kombiniert ist, der interessierende Winkelfeinmeßwert ermittelt. Der Winkelfeinmeßwert ist dabei in an sich bekannter Weise frei von Exzentrizitätsfehlern der Teilung.

Es sind auch Einrichtungen zur Feinablesung der Winkelstellung einer mit einem Teilkreis versehenen Drehachse bekannt, bei der fotoelektrische Mittel zur objektiven Erfassung der Lage des Teilstriches und ein optisches Element mit veränderlicher Ablenkung verwendet werden, welches in den Abbildungsstrahlengang zwischen dem Teilkreis und den fotoelektrischen Mitteln eingeschaltet ist und eine scheinbare Verschiebung der Teilstriche relativ zu den fotoelektrischen Mitteln bewirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auch an mit zwei Ablesestellen ausgerüsteten Kreisteilungen die Einrichtung so zu treffen, daß zum Unterschied von den bekannten Einrichtungen sowohl die Vermeidung bzw. Verringerung von Exzentrizitätsfehlern bzw. Teilungsfehlern als auch die objektive Ermittlung des Winkelfeinmeßwertes durch fotoelektrische Mittel möglich ist.

Ausgehend von einer Einrichtung zur mikrometrischen Ablesung einer Kreisteilung an zwei um einen festen Winkelbetrag gegeneinander versetzten Ablesestellen, wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei Ausrüstung jeder der Ablesestellen mit an sich bekannten, mit einem optischen Element veränderlicher Ablenkung ausgerüsteten fotoelektrischen Einrichtungen zur objektiven fotometrischen Erfassung der Lage der Teilstriche jeder der fotoelektrischen Einrichtungen ein zweites optisches Element mit veränderlicher Ablenkung vorgeschaltet ist, das jeweils mit dem ersten optischen Element veränderlicher Ablenkung der anderen fotoelektrischen Einrichtung in Antriebs-Einrichtung zur mikrometrischen Ablesung einer Kreisteilung

Anmelder:

Continental Elektroindustrie Aktiengesellschaft,

Askania-Werke, Berlin 42, Großbeerenstr. 2-10

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Phys. Christoph Kühne, Heidenheim/Brenz

verbindung steht, und zwar derart, daß bei Betätigung des einen Elementenpaares eine gleichsinnige und bei Betätigung des anderen Elementenpaares eine gegensinnige Änderung der Ablenkung der Strahlengänge zwischen dem Teilkreis und dem Fotometerteil der beiden fotoelektrischen Einrich-

ao tungen erfolgt.

Weitere Merkmale im Rahmen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Ausbildung besteht darin, daß im Falle der Koinzidenz der Teilungsmarkenbilder mit dem jeweiligen Ablese- · index der beiden Mikroskope der zu ermittelnde Winkeleinmeßwert durch die Stellung der Antriebsmittel des die gegenläufige Verschiebung der Teilstrichbilder bewirkenden Ablenkelementenpaares gegeben und die Exzentrizität der Teilung bereits berücksichtigt ist. Nach erfolgter Nullstellung der beiden fotoelektrischen Einrichtungen wird der Mikrometerwert unmittelbar durch die Verdrehung des das gegensinnig angetriebene Elementenpaar beeinflussenden Antriebsorgans angezeigt.

Die vorgeschlagene Anordnung eignet sich ausgezeichnet für Zwecke der selbsttätigen Steuerung.

In den anliegenden Figuren sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

F i g. 1 zeigt eine Einrichtung zur Ablesung der Winkelstellung einer Drehachse in schematischer, perspektivischer Darstellung;

F i g. 2 dient zur Veranschaulichung der Wirkungsweise dieser Einrichtung;

F i g. 3 stellt eine Einrichtung zur Einstellung einer Drehachse auf einen vorgegebenen Winkelwert dar. In F i g. 1 ist 10 der Teilkreis, der mit der Achse 20, deren Winkelstellung gemessen werden soll, verbunden ist. Mit dieser Achse ist eine nicht gezeichnete Einrichtung verbunden, die mit bekannten Mitteln eindeutig feststellt, daß das Strichpaar 31/32 der Teilung in der Nähe der optischen Achsen Al

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und A 2 der Ablesevorrichtung liegen. Die optischen abbildenden Elemente 41, 4Γ und 42, 42' der Ablesevorrichtungen bilden die Striche 31 und 32 auf die Bildebene der fotoelektrischen, noch zu beschreibenden Einrichtungen 71 und 72 ab, wobei die Strahlen Planplatten 51 und 61 bzw. 52 und 62 passieren müssen. Das Planplattenpaar 51, 52 wird dabei mittels eines Gestänges 100 von einem Motor 91 gemeinsam gedreht, der über eine Regeleinrichtung 81 von der fotoelektrischen Einrichtung 71 gesteuert wird. Das Planplattenpaar 61, 62 wird durch das Gestänge 110 von dem Motor 92 gegenläufig gedreht, der über die Regeleinrichtung 82 von der fotoelektrischen Einrichtung 72 gesteuert wird. Die Stellung der Motorachse 92' wird an einer Skala 120 abgelesen. Die Ablesevorrichtungen, die fotoelektrischen Einrichtungen und die Planplatteneinrichtungen bilden eine bauliche Einheit, die ortsfest gegenüber der drehbaren Achse 20 angeordnet ist. Die Verbindungslinie der optischen Achsen A1 und A 2 bildet den Referenzdurchmesser, gegen den die Stellung des Kreises und damit die der Achse gemessen wird.

Die fotoelektrische Einrichtung besteht aus einer Blende 171, einem eine Bildtrennungskante 271 aufweisenden bildaufteilenden Element 371, einer Drehblende 471, einem Sammelprisma 571 und einer Fotozelle 671 und arbeitet folgendermaßen:

Die beiden Teilbildern zugehörenden Lichtströme 771, 871 treten parallelverschoben aus dem Element 371 aus, laufen über das Sammelprisma 571 und fallen auf die Fotozelle 671. Die zwischen dem bildaufteilenden Element 371 und dem Prisma 571 angeordnete Drehblende läßt immer nur einen der beiden Lichtströme zur Fotozelle gelangen. Die Fotozelle wird also ein Signal erzeugen, bei dem zwei aufeinanderfolgende Impulse den verschiedenen Lichtströmen entsprechen. In der Einrichtung 81 werden die Impulse miteinander verglichen. Sind zwei aufeinanderfolgende Impulse gleich groß, so ist das Bild der Strichmarke 31 auf die Bildtrennungskante eingestellt. Die Einrichtung 81 steuert gleichzeitig den Motor 91 derart, daß das Bild der Strichmarke auf die Bildtrennungskante fällt. Ganz analog arbeiten die Einrichtungen 72 und 82.

An Hand der F i g. 2 kann die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung verfolgt werden. Die Reihe A zeigt die beiden Bildfelder der Ablesevorrichtungen für den Fall, daß kerne der Planplatten im Strahlengang steht, bzw. daß beide Planplatten auf 0 eingestellt sind. Mit ε ist die Exzentrizität der Kreisteilung angedeutet. Man sieht an diesem Beispiel deutlich, daß die Verwendung nur eines Mikroskops zu Fehlern führen würde_% In der linken Ablesevorrichtung würde ein zu großer, in der rechten ein zu kleiner Interpolationswert gemessen werden. Das eine Planplattenpaar 51, 52, gesteuert von der fotoelektrischen Einrichtung 71, verschiebt beide Teilstriche 31, 32 scheinbar parallel, während das Planplattenpaar 61, 62, gesteuert von der anderen fotoelektrischen Einrichtung 72, den Teilkreis scheinbar dreht, und zwar gerade um den Betrag, der gemessen werden soll. In der Endstellung (Reihe C) stehen beide fotoelektrischen Einrichtungen auf 0. Reihe B zeigt ein hypothetisches Zwischenbild, das man beobachten würde, wenn man nach Erreichen der Endstellung das Planplattenpaar 61, 62 wegnähme.

F i g. 3 zeigt eine Einrichtung zur automatischen Einstellung der Achse 20 auf einen vorgegebenen Winkelwert. In dieser Figur sind für die bereits beschriebenen Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet worden. Zunächst wird die Achse 20 grob eingestellt. Hierzu dient die Achse 111, die mit einem nicht dargestellten mechanischen Zählwerk verbunden sein kann. Diese Achse steht über ein Getriebe 112 mit einer Achse 113 in Verbindung.

ίο Die Verdrehung der Achse 113 wird über das aus der Schnecke 114 und dem mit der Achse 20 fest verbundenen Schneckenrad 115 bestehende Getriebe auf die Achse 20 übertragen. Das Plattenpaar 61, 62 dient jetzt zur Einstellung einer gewünschten Interpolationsstellung. Hierzu wird der Interpolationswert auf der Skala 116 mit Hilfe des Drehknopfes 117 eingestellt. Die fotoelektrische Einrichtung 72 ist mit einem Regler 118 verbunden, der den Motor 119 derart steuert, daß die Achse 20 und mit ihr der Teilkreis 10 in eine solche Stellung gebracht wird, daß das Bild des Teilstriches 32 auf die Bildtrennungskante der fotoelektrischen Einrichtung 72 fällt.

Bei der beschriebenen Einrichtung kann der scheinbare Parallelversatz der Teilstriche mittels Planplatten ersetzt werden durch eine materielle Verschiebung quer zum zu messenden Durchmesser, etwa dadurch, daß die gesamte optische und mechanische Ablesevorrichtung auf einem verschiebbaren Schlitten sitzt. Es ist weiterhin möglich, die scheinbare Drehung der Teilstriche durch eine materielle zu ersetzen. Der Kreis 10 muß dann um kleine Beträge drehbar zur Achse 20 gelagert sein.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur mikrometrischen Ablesung einer Kreisteilung an zwei um einen festen Winkelbetrag gegeneinander versetzten Ablesestellen, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausrüstung jeder der Ablesestellen mit an sich bekannten, mit einem optischen Element

. (51; 62) veränderlicher Ablenkung ausgerüsteten fotoelektrischen Einrichtung (71; 72) zur objektiven fotometrischen Erfassung der Lage der Teilstriche (31; 32) jeder der fotoelektrischen Einrichtungen (71; 72) ein zweites optisches Element (61; 52) mit veränderlicher Ablenkung vorgeschaltet ist, das jeweils mit dem ersten optischen Element veränderlicher Ablenkung der anderen fotoelektrischen Einrichtung in Antriebsverbindung steht, und zwar derart, daß bei Betätigung des einen Elementenpaares (51; 52) eine gleichsinnige und bei Betätigung des anderen Elementenpaares (61; 62) eine gegensinnige Änderung der Ablenkung der Strahlengänge zwischen dem Teilkreis und dem Fotometerteil der beiden fotoelektrischen Einrichtungen erfolgt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei an sich bekannter selbsttätiger, über motorische Antriebsmittel (91; 92) erfolgender Steuerung der im Abbildungsstrahlengang der beiden Ablesestellen angeordneten Ablenkelemente (51, 61; 52, 62) durch die Ausgangssignale der beiden fotoelektrischen Einrichtungen (71; 72) jeweils eine der beiden Fotozellen zur selbsttätigen Steuerung eines Elementenpaares dient.

3. Abänderung der Einrichtung nach Anspruch 1 zur Feineinstellung einer drehbar gelagerten mit einer Kreisteilung versehenen Achse in eine vorgebbare Winkelstellung, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden fotoelektrischen Einrichtungen (71; 72) über motorische Antriebsmittel auf die Achse verstellend einwirkt und dadurch, daß das die gegenläufige Verschiebung der Teilstrichbilder herbeiführende Ablenkelementenpaar zur Vorgabe der Winkelstellung dient.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Gebrauchsmuster Nr. 1746 232, 217;

Jordan-Eggert: Handbuch der Vermessungskunde, 10. Auflage, Stuttgart, 1950, Bd. II, S. 345.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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