DE1266988B

DE1266988B - Zweitstufiges Ablesegeraet fuer Laengen- oder Winkelteilungen

Info

Publication number: DE1266988B
Application number: DEH47885A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing E H Kurt Raentsc Dr-Ing; Heinrich Staaden; Adolf Weyrauch
Original assignee: HENSOLDT M; SOEHNE OPTISCHE WERKE AG
Current assignee: HENSOLDT M; SOEHNE OPTISCHE WERKE AG
Priority date: 1963-01-05
Filing date: 1963-01-05
Publication date: 1968-04-25
Also published as: US3382369A; GB1033180A; CH412363A

Description

Zweistufiges Ablesegerät für Längen- oder Winkelteilungen Die Erfindung betrifft ein zweistufiges Ablesegerät für Längen- oder Winkelteilungen, bei dem die Maßstab- oder Teilkreisintervalle durch einen Bildversatz bewirkende optische Elemente zur Ermittlung des Feinmeßwertes interpoliert werden und zwei Sprungzählwerke den Grobmeßwert und den Feinmeßwert anzeigen. Derartige Geräte sind als optische und elektronische Ablesegeräte bekannt. Die optischen Ablesegeräte haben im allgemeinen keine Digitalanzeige, und wenn eine Digitalanzeige vorgesehen ist, dann wird der Feinmeßwert mit Hilfe eines Zählwerkes angezeigt und der Grobmeßwert mit Hilfe der Maßstabstrichbezifferung. Dies hat einerseits den Nachteil, daß, da ein Maßstabintervall neben den Zählwerkswert abgebildet wird, die Bezifferung des Maßstabstriches im allgemeinen nicht mit dem Zählwerkswert ausgerichtet erscheint. überdies läßt sich bei dieser Ausbildung der angezeigte Wert nicht in jeder beliebigen Einstellung nullen, was aber dann eine unbedingte Forderung der Technik ist, wenn derartige Ablesegeräte in Verbindung mit Werkzeugmaschinen verwendet werden.
Die elektronischen Ablesegeräte haben den Nachteil, daß sie in ihrem elektrischen Teil sehr aufwendig sind und dementsprechend teuer.
Ein weiteres bekanntes zweistufiges Gerät arbeitet mit zwei Sprungzählwerken, von denen das eine für die Grobmeßwertanzeige und das andere für die Feinmeßwertanzeige dient. Dieses Gerät ist so ausgebildet, daß die Meßstrecken schnell durchfahren werden können, wobei zunächst nur das Grobmeßzählwerk in Tätigkeit gesetzt wird und anschließend über einen Nachlaufmotor das Feinmeßzählwerk auf Bruchteile des durch das Grobmeßzählwerk bestimmten kleinsten Meßschrittes nachgestellt wird. Hierzu wirkt das Grobmeßzählwerk auf ein Differential, welches den Nachlauf steuert. Diese Ausbildung ist sehr aufwendig und erfordert darüber hinaus die Ausbildung der Zählwerke auf mechanisch-magnetischer Basis.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gerät anzugeben, das den Grob- und Feinmeßwert mit handelsüblichen Zählwerken anzeigt und somit keinerlei Aufwand bedarf.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die den Bildversatz bewirkenden Mittel einerseits die Ziffernrolle der niedrigsten Dezimalen des Feinmeßzählwerkes antreiben und andererseits die Ziffernrolle der niedrigsten Dezimalen des Grobmeßzählwerkes um den vom Feinmeßzählwerk angezeigten Intervallbruchteil zurückdrehen und daß das Feinmeßzählwerk die Ziffernrolle der niedrigsten Dezimalen des Grobmeßzählwerkes antreibt. Bei dieser Ausbildung erhält man stets einen ausgerichteten Meßwert unter Verwendung handelsüblicher Zählwerke. Die Ziffernrolle der niedrigsten Dezimalen des Grobmeßzählwerkes wird erst dann um eine Einheit weitergedreht, wenn die Ziffernrolle der höchsten Dezimalen des Feinmeßzählwerkes eine volle Umdrehung ausgeführt hat.
Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, zwei hintereinandergeschaltete Und-Getriebe vorzusehen, von denen das erste den Grobmeßwert aufnimmt und außerdem von den Mitteln zur Koordinierung des Grob- und Feinmeßwertes angetrieben wird. Dieses Und-Getriebe gibt den Summenwert in das zweite Und-Getriebe. Das zweite Und-Getriebe wird außerdem vom Feinmeßzählwerk angetrieben und gibt den Summenwert in das Grobmeßzählwerk, nämlich auf die Ziffernrolle der niedrigsten Dezimalen dieses Zählwerkes.
Die Koordinierung des Grob- und Feinmeßwertes geschieht vorteilhaft mit Hilfe an sich bekannter, einen Symmetrieabgleich bewirkender Mittel. Hierzu wird üblicherweise ein Maßstabmerkmal abgebildet und durch Eingriff in den Abbildungsstrahlengang das Bild des Teilungsmerkmales geeignet versetzt. Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, den Symmetrieabgleich, wie an sich bekannt, mit Hilfe fotoelektrischer Mittel anzuzeigen, insbesondere kann hierfür ein bekanntes elektrisches »magisches Auge« vorgesehen sein.
In einem ersten Ausführungsbeispiel wird der zum Symmetrieabgleich notwendige Bildversatz, wie an sich bekannt, mit Hilfe einer kippbaren planparallelen Platte vorgenommen. Die planparallele Platte kann mit Hilfe einer Meßschraube gekippt werden, und die Bewegung der Meßschraube wird dann auf das genannte erste Und-Getriebe gegeben.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, den erforderlichen Bildversatz durch Drehen eines rhombischen Prismas vorzunehmen. Das rhombische Prisma kann hierzu auf einer Zahnscheibe angeordnet sein. Diese letzte Ausbildung zeigt folgenden Vorteil: Beim Anbau des Gerätes an eine Werkzeugmaschine od. dgl. wird das Gerät stets so angeordnet, daß das Anzeigeergebnis in der Blickrichtung des Bedienenden liegt. Andererseits ist jedoch die Lage des Maßstabes zu berücksichtigen, indem dieser je nach Notwendigkeit quer zur Ableseeinrichtung oder um 90' hiergegen gedreht liegen kann. Dies bedingt, daß der innere Aufbau des Gerätes für jede Meßrichtung ein anderer sein muß.
Die letztgenannte Ausbildung zeigt hierbei den Vorteil, daß nur ein kleiner Eingriff im Gerät vorgenommen zu werden braucht, um wahlweise die eine oder die andere Meßrichtung zu erhalten. Insbesondere ist es so, daß der Grobmeßwert vorteilhaft von einer Zahnstange mit Hilfe eines Ritzels abgenommen wird. Hierbei ist es gleichgültig, welche Lage der Maßstab und damit die Zahnstange zum Gerät hat, wenn nur beim Umsetzen des Maßstabes das Ritzel im Eingriff mit der Zahnstange bleibt. Zur Ermittlung des Feinmeßwertes kommt es dagegen darauf an, daß das eine Ende des rhombischen Prismas in Maßstabrichtung bewegt wird. Um dies zu erreichen, braucht nur die das rhombische Prisma tragende Scheibe um 901 versetzt zu werden und gegebenenfalls die nachfolgende optische und fotoelektrische Einrichtung. Der Zahnscheibenantrieb, nämlich die Meßschraube sowie sämtliche der Meßschraube nachgeschalteten Elemente, kann seine Lage unverändert beibehalten.
Der Symmetrieabgleich kann in weiterer Ausgestaltung mit Hilfe eines der Teilung zugeordneten verschiebbaren Gitters oder Abtastspaltes od. dgl. in an sich bekannter Weise vorgenommen werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung trägt das den Feinmeßwert registrierende Zählwerk einen Zahnkranz, der mit der Ziffernrolle der höchsten Dezimalen im Verhältnis 1: 10 verbunden ist und andererseits in das zweite Differential eingreift. Dieser Zahnkranz ist über das Differential mit der Ziffernrolle der niedrigsten Dezimalen des Grobmeßzählwerkes im Verhältnis 1 : 1 verbunden, so daß beim wiederholten Durchdrehen des Feinmeßbereiches jeweils die nächste Zahl im Grobmeßzählwerk erscheint.
Zweckmäßig sind die Zählwerke in an sich bekannter Weise so ausgebildet, daß in jeder beliebigen Stellung eine Nullung vorgenommen werden kann. Die Nullung wird vorteilhaft in beiden Zählwerken gleichzeitig vorgenommen.
Die Anzeige des Meßwertes braucht nicht unbedingt mit Hilfe von Ziffernrollen zu erfolgen, sondem man kann hierzu auch eine elektrisch-elektronische Anzeige vorsehen, indem dann die umlaufenden Ziffernrollen in an sich bekannter Weise durch Bürsten ersetzt sind, denen jeweils zehn Kontakte zugeordnet worden sind, die in an sich bekannter Weise mit den Kathoden von Ziffernanzeigeröhren verbunden sind. In den zehn möglichen Bürstenstellungen legt die Bürste an jeweils eine Kathode der zugeordneten Ziffernanzeigeröhre Spannung, so daß dort eine entsprechende Zahl aufleuchtet. Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß die Anzeige des Wertes nicht im Gerät zu erfolgen braucht, sondem auch an beliebig entfernten Stellen, gegebenenfalls auch an mehreren Stellen gleichzeitig vorgenommen werden kann.
Selbstverständlich ist es auch möglich, die den Bürsten zugeordneten Kontakte mit einer Relaismechanik für einen Drucker zu verbinden.
Wird in dem Gerät selbst gleichzeitig eine Ziffernanzeige gewünscht, dann läßt sich auch folgende Ausbildung wählen. Die Ziffemrollen der ohnehin vorgesehenen Zählwerke treiben die Bürsten eines zweiten Paares vorgesehener Zählwerke an, welche ihrerseits die beschriebene Wirkung haben.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 die Ansicht des Gerätes, F i g. 2 den schematischen Aufbau des Gerätes, F i g. 3 einen Schnitt durch die Differentiale der F i g. 2, F i g. 4 eine geänderte Einzelheit, F i g. 5 die Seitenansicht der F i a. 4, F ig. 6 eine schematische Darstellung eines geänderten Geräteaufbaus, F i g. 7 ein geändertes Ausführungsbeispiel.
Gemäß F i g. 1 ist ein Maßstab 1 mit einem nicht dargestellten Schlitten einer Maschine in Richtung des Pfeiles 2 verschiebbar. Mit dem Maschinenbett ist ein Ablesegerät 3 verbunden, welches mit Hilfe zweier Zählwerke 4 und 5 die Verschiebungsgröße anzeigt. Wie aus F i g. 2 zu erkennen ist, ist der Maßstab 1 mit einer Zahnstange 6 verbunden, in die ein Ritzel greift. Die Drehbewegung des Ritzels 7 wird über einen Kugelkettenantrieb 8 auf das Kronrad 9 eines Differentials gegeben. In das Kronrad 9 greift ein Planetengetriebe mit den Planetenrädern 10, und diese wiederum greifen in das zweite Kronrad 11 des Differentials. Das Kronrad 11 ist mit dem Planetengetriebe eines nachgeschalteten Differentials verbunden. Die Planetenräder 12 dieses Getriebes kämmen in den Kronrädem 13 und 14. Das Kronrad 13 trägt einen Zahnkranz 15, der in ein Zahnrad 16 des Feinmeßzählwerkes 5 greift. Das Kronrad 14 trägt ein Zahnrad 17, welches in ein Zahnrad 18 des Grobmeßzählwerkes 4 greift. Die Drehbewegung des Ritzels 7 wird, wie nachfolgend beschrieben werden wird, über die genannten Differentiale auf das Antriebsrad 18 des Zählwerkes 4 gegeben, so daß dort die Zahl der überfahrenen Intervalle des Maßstabes 1 registriert wird.
Zur Ermittlung des Feinmeßwertes wird ein Maßstabausschnitt über eine kippbare planparallele Platte 20 mit Hilfe zweier Linsen 21,22 über ein Biprisma 23 auf zwei Fotozellen 26 und 27 abgebildet. Der Maßstab 1 wird mit Hilfe einer Lichtquelle 27 über eine Kondensorlinse 25 beleuchtet. Die Maßstaboberfläche ist reflektierend. Liegt der unter dem Ob- jektiv 21 erscheinende Maßstabstrich in der optischen Achse dieses Objektivs, dann erhalten beide Fotozellen 26 und 27 gleiche Lichtintensitäten, was mit Hilfe eines magischen Auges 28 (F i g. 1) kontrolliert wird. Liegt der Maßstabstrich nicht in der optischen Achse, dann erhalten die Fotozellen 26 und 27 ungleiche Lichtintensitäten. In diesem Fall wird die planparallele Platte so lange gekippt, bis die Fotozellen 26 und 27 wieder gleiche Lichtintensitäten erhalten. Die Kippung der Platte 20 wird durch eine Meßschraube 29 bewirkt, welche eine als Mutter ausgebildete Zahnstange 30 in Richtung des Pfeiles 31 verschiebt. In die Zahnstange 30 greift ein Ritzel 32, welches auf die kippbare Planplatte einwirkt. Die Verschiebung der Zahnstange 30 wird über einen Arm 33 auf einen Hebel 34 übertragen, der mit der Achse des Planetengetriebes 10 des ersten Differentials verbunden ist. Gleichzeitig wird die Drehung der Meßschraube 29 über einen Kettentrieb 35 auf die Antriebswelle 36 des Feinmeßzählwerkes 5 übertragen, so daß hier entsprechend der Größe des Bildversatzes des Maßstabstriches ein Wert als Feinmeßwert angezeigt wird. Die Ziffernrollen sämtlicher Zählwerke sind im Verhältnis 1 : 10 übersetzt. Die Rolle 37 des Zählwerkes 5 ist darüber hinaus mit dem Zahnrad 16 nochmals im Verhältnis 1: 10 verbunden.
Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist wie folgt: Wird der Maßstab 1 verschoben, dann bleibt das Zählwerk 5 in Ruhe, damit auch das Zahnrad 16 und das Kronrad 13. Außerdem bleibt die Achse des Planetengetriebes 10 in Ruhe, da die Meßschraube 29 bei dieser Maßstabverschiebung nicht bewegt wird. Demzufolge dreht sich zunächst nur das Kronrad 9, überträgt seine Drehbewegung auf die beiden Planetenräder 10, die ihrerseits ihre Drehbewegung auf das Kronrad 11 übertragen. Das Kronrad 11 ist über die Welle 38 mit der Achse des Planetengetriebes 12 verbunden und dreht dieses Planetengetriebe um die Welle 38. Da das Zahnrad 15 feststeht und damit auch das Kronrad 13, drehen die Planetenräder 12 das Kronrad 14, welches seine Drehbewegung über die Zahnräder 17 und 18 dem Grobmeßzählwerk mitteilt.
Ist die Meßbewegung beendet, dann wird mit Hilfe des magischen Auges festgestellt, ob ein Maßstabstrich in der optischen Achse des Objektivs 20 liegt. Ist dies nicht der Fall, dann wird die Meßschraube 29 gedreht. Die Drehbewegung überträgt sich einmal, wie beschrieben, auf die Antriebswelle 36 des Zählwerkes 5 und stellt einen entsprechenden Wert in diesem Zählwerk ein. Gleichzeitig wird die planparallele Platte gekippt, und zwar so lange, bis das magische Auge die Sollstellung des Bildes des Maßstabstriches anzeigt. Die Drehbewegung der Meßschraube 29 wird über den Arm 33 auf den Hebel 34 übertragen, der jetzt die Achse des Planetengetriebes 10 um eine Welle 39 dreht. Da das Kronrad 9 bei dieser Bewegung feststeht, treiben die Planetenräder 10 das Kronrad 11 an. Die Drehbewegung des Kronrades 11 wird auf die Achse des Planetengetriebes 12 übertragen und von hier aus auf das Kronrad 14, um schließlich in das Grobmeßzählwerk zu gelangen. Hier wird der Zahnkranz 18 innerhalb eines Meßintervalls verdreht. Diese Verdrehung wirkt sich auf die Zählung erst dann aus, wenn die Drehung so groß ist, daß ein Maßstabintervall überschritten worden ist. In diesem Fall springt das Zählwerk 4 um eine Zifferneinheit weiter.
Bei der Eingabe des Feinmeßwertes in das Zählwerk 5 wird es vorkommen, daß die höchste dort abzulesende Ziffer, nämlich 999, überschritten wird. In diesem Fall erscheint als nächste Einheit wieder der Wert 000. Das GrobmeßzähIwerk 4 muß in diesem Fall eine Einheit weiterspringen. Dies wird dadurch erreicht, daß das Zahnrad 16 um eine Winkeleinheit, nämlich 360, weitergedreht wird, und dieses Weiterdrehen wird über das Kronrad 13, das Planetengetriebe 12 und das Kronrad 14 auf das Zahnrad 18 gegeben. Eine Schwenkung des Hebelarmes 34 bewirkt hierbei, daß das Rad 18 zunächst zurückgedreht wird, so daß der Ziffernsprung erst dann erfolgt, wenn der nächste Maßstabstrich überfahren wird.
Wie aus F i g. 1 zu erkennen ist, trägt das Gerät 3 einen Knopf 40. Betätigt man den Knopf 40, dann springen die Zählwerke auf Null zurück, so daß von der letzten Meßstellung aus eine neue Einstellung von Null beginnend vorgenommen werden kann.
Die F i g. 4 und 5 zeigen ein geändertes Ausführungsbeispiel. Hier ist über dem Maßstab 1 ein rhombisches Prisma 41 vorgesehen. Das rhombische Prisma ist auf einer Zahnscheibe 42 angeordnet, in die jetzt die Meßspindel 43 eingreift. Beim Drehen der Meßspindel 42 wird das rhombische Prisma 41 verschwenkt, bis in der nachgeschalteten fotoelektrischen Einrichtung 44 wieder der Symmetrieabgleich angezeigt wird.
Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß dann, wenn die Maßstabrichtung geändert wird, in F i g. 6 gestrichelt eingezeichnet, die Zahnscheibe 42 lediglich um 90' umgesetzt werden muß, um auch in der neuen Meßrichtung messen zu können.
F i g. 7 zeigt eine geänderte Ausbildung. Die Ziffernrollen der Zählwerke 4 oder 5 tragen Zahnkränze 50 (nur für eine Ziffernrolle dargestellt), welche über Zahnräder 51 mit Zahnrädern 52 in Drehverbindung stehen. Die Zahnräder 52 tragen Bürsten 53, welche in an sich bekannter Weise an einen von jeweils zehn vorgesehenen Kontakten 54 eine Spannung legen. Die Kontakte 54 sind in an sich bekannter Weise unmittelbar mit den Kathoden 55 von Ziffernanzeigeröhren 56 verbunden, so daß dort entsprechend den Bürstenstellungen Werte aufleuchten. Die in F i g. 7 dargestellte Einrichtung ist für jede Ziffernrolle vorgesehen.

Claims

Patentansprüche: 1. Zweistufiges Ablesegerät für Längen- oder Winkelteilungen, bei dem die Maßstab- oder Teilkreisintervalle durch einen Bildversatz bewirkende optische Mittel zur Ermittlung des Feinmeßwertes interpoliert werden und zwei Sprungzählwerke den Grobmeßwert und den Feinmeßwert anzeigen, dadurch gekennzeichnet, daß die den Bildversatz bewirkenden Mittel (20, 29) einerseits die Ziffernrolle der niedrigsten Dezimalen des Feinmeßzählwerkes (5) antreiben und andererseits die Ziffernrolle der niedrigsten Dezimalen des Grobmeßzählwerkes (4) um den vom Feinmeßzählwerk angezeigten Intervallbruchteil zurückdrehen und daß das Feinmeßzählwerk (5) die Ziffernrolle der niedrigsten Dezimalen des Grobmeßzählwerkes (4) antreibt.
2. Gerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei hintereinandergeschaltete Und-Getriebe (9, 10, 11 und 12, 13, 14), von denen das erste (9, 10, 11) die Grobmeßwerte aufnimmt und von den Mitteln (20, 29) zur Koordinierung des Grob- und Feinmeßwertes angetrieben wird sowie dadurch, daß dieses Und-Getriebe (9, 10, 11) den Summenwert an das zweite Und-Getriebe (12,13,14) weitergibt, und daß das zweite Und-Getriebe (12,13,14) außerdem vom Feinmeßzählwerk (5) angetrieben wird und den Summenwert an das Grobmeßzählwerk (4) weitergibt. 3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teilungsträger (1) mit einer Zahnstange (6) verbunden ist oder selbst Zähne trägt, in die ein Ritzel (7) greift, das das erste Und-Getriebe (9, 10, 11) antreibt. 4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (20,29) zur Koordinierung des Grob- und Feinmeßwertes aus an sich bekannten optischen Elementen (21,22) zur Ab- bildung eines Teilungsmerkmales bestehen sowie an sich bekannten Mitteln (20,41) zur Erzielung eines Symmetrieabgleiches des Bildes des Teilungsmerkmales. 5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Symmetrieabgleich mit Hilfe fotoelektrischer Mittel (26, 27) angezeigt wird und daß insbesondere hierfür ein bekanntes elektrisches »magisches Auge« (28) eingesetzt ist. 6. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Abbildungsstrahlengang zur Erzielung des Symmetrieabgleiches eine kippbare planparallele Platte (20) angeordnet ist. 7. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Abbildungsstrahlengang zur Erzielung des Symmetrieabgleiches ein drehbares rhombisches Prisma (41) angeordnet ist. 8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das drehbare rhombische Prisma (41) auf einer Zahnscheibe (42) angeordnet ist. 9. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilung ein verschiebbares Gitter oder ein verschiebbarer Abtastspalt zugeordnet ist, durch dessen Verschiebung der Symmetrieabgleich erzielt wird. 10. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Feinmeßzählwerk (5) einen auf das erste Und-Getriebe (9, 10, 11) wirkenden Zahnkranz (16) trägt, der mit der Ziffernrolle für die Anzeige der höchsten Dezimalen des Feinmeßzählwerkes im Verhältnis 1 : 10 verbunden ist. 11. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ziffernrollen beider Zählwerke gemeinsam auf Null einstellbar sind. 12. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ziffernrollen der Zählwerke durch umlaufende Bürsten (53) ersetzt sind, welche in an sich bekannter Weise jeweils an einen von zehn jeder Bürste zugeordneten Kontakten (54) Spannung legen, und daß diese Kontakte in an sich bekannter Weise unmittelbar mit .den Kathoden von Ziffernanzeigeröhren verbunden sind oder in an sich bekannter Weise einer Relaismechanik für einen Drucker zugeleitet werden. 13. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ziffernrollen der Zählwerke die Bürsten eines weiteren Zählwerkes antreiben, dessen Ziffernrollen durch diese Bürsten ersetzt sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1115 061; Archiv für Technisches Messen, Juni 1954, J-071-3, S. 133 und 134; Feingerätetechnik, 9. Jahrgang, FI. 10, 1960, S. 436; Feinwerktechnik, H. 11, 1953, S. 339 bis 343.