DE1773595A1

DE1773595A1 - Optical reading device for graduations

Info

Publication number: DE1773595A1
Application number: DE19681773595
Authority: DE
Inventors: Kurt Feichtinger
Original assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Current assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority date: 1968-06-10
Filing date: 1968-06-10
Publication date: 1971-04-29

Description

Optisches Ablesegerät für Meßteilungen -------------------------------------- Die Erfindung betrifft ein optisches Ablesegerät für MeBteilungen, in dessen Ablesefeld ein Ausschnitt der Meßteilung abgebildet wird und bei dem ferner zur Feinunterteilung der Intervalle der Meßteilung eine verdrehbare spiralförmige Markierung vorgesehen ist, die auf ein Strichbild der Meßteilung eingestellt wird und deren Verdrehbetrag in Ziffernform ables- bar ist.Optical reading device for measuring graduations -------------------------------------- The invention relates to an optical reading device for measuring graduations , in the reading field, a section of the measuring scale is imaged and a rotatable spiral mark is further wherein the fine subdivision of the intervals of the measuring graduation is provided which is adjusted to a line image of the measurement division and the amount of twist in the form of digits is read off the screen.

Bei bekannten optischen Ablesegeräten ist die zur Feinunterteilung der Intervalle der Meßteilung vor- gesehene verdrehbare spiralförmige Markierung direkt im Ableßefeld des Gerätes angebracht, in das ein ab- zulesender Ausschnitt der Meßteilung vergrößert optisch abgebildet wird. Die spiralförmige Markierung ist hierbei beziffert und zum Einfangen der beziffer- ten Strichbilder der Meßteilung als Doppelstrich aus- gebildet. Nachteilig bei Ablesegeräten der vorstehenden Art ist die unsichere Einstellung von Strichbild der MeBteilung und spiralförniger Markierung, weil infolge der starken Krümmung der als Doppelstrich aus- gebildeten spiralförmigen Markierung kein richtiger Symmetrieabgleieh vorgenommen werden kann. Einer Vergrößerung des arümmungsradius der spiralförmigen Markierung sind jedoch Grenzen gesetzt, weil dies zu einer untragbar großen Bauform des Ablesegerätes führen würde. Nachteilig bei diesem Gerät ist auch das unübsreichtliche Ablesefeld, weil hierbei die spiralförmige Markierung durch das Ziffernbild der MeBteilung läuft. In known optical Ablesegeräten is attached to the fine subdivision of the measuring graduation intervals of the pre-viewed rotatable helical marker in Ableßefeld of the device, in which a cut-off zulesender the graduation increases is optically imaged. The spiral marking is numbered and designed as a double line to capture the numbered line images of the measuring graduation . The disadvantage of reading devices of the above type is the insecure setting of the line image of the measurement graduation and the spiral-shaped marking because, due to the strong curvature of the spiral-shaped marking formed as a double line, no correct symmetry adjustment can be made. However , there are limits to increasing the radius of curvature of the spiral marking , because this would lead to an unacceptably large design of the reading device. Another disadvantage of this device is the unsatisfactory reading field because the spiral-shaped marking runs through the numerical display of the measurement graduation.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile bekannter Ablesegeräte mit einer Spirale zum Feinunterteilen der Intervalle der MeBteilung zu beheben und bei einem Gerät der eingangs genannten Art eine hohe Abl9segenautSkeit sowie übersichtliche Ablesung der MeBwerte zu schaffen. Darüberhinaus soll es Aufgabe der Er- findung sein, bei einem Ablesegerät der eingangs ge- nannten Art eine gedrängte Bauform sowie eine universelle Anwendbarkeit zu erreichen. The object of the invention is to eliminate the disadvantages of known reading devices with a spiral for finely dividing the intervals of the measurement graduation and to create a high accuracy and clear reading of the measurement values in a device of the type mentioned above. Moreover, should it be the task of the invention Er, to achieve a compact design and a universal applicability in a reading device of the type initially mentioned.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß ein Ausschnitt der spiralförmigen Markierung ins Ablesefeld des Gerätes optisch abgebildet wird, und daß ferner an sich bekannte Mittel zur Gesichtsfeld- teilung vorgesehen sind, mittels welcher der in eine Gesichtsfeldhälfte abgebildete Ausschnitt der Meßteilung und der in die andere angrenzende Gesiehtsfeldhälfte abgebildete Ausschnitt der spiralförmigen Markierung zu einem goinzidenzbild vereinigt werden. Die Vorteile der Erfindung kommen besonders dann zum Tragen, wenn ein Ausschnitt einer bezifferten spiralförmigen Markierung optisch vergrößert ins Ablesefeld des Gerätes abgebildet Wird. The invention achieves the stated problem in that a section of the spiral marking is optically imaged in the reading field of the device, and that further means known per se for field of view division are provided, by means of which the section of the measuring graduation shown in one half of the field of view and that in the the other adjacent half of the field of vision depicted section of the spiral marking can be combined to form a goincidence image. The advantages of the invention come into play particularly when a section of a numbered spiral marking is shown in an optically enlarged manner in the reading field of the device.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dabei zeigt Figur 1 rein schematisch und nicht maßstäblich ein nach der Erfindung gestaltetes optischen Ablesegerät für Meßteilungen, Figur 2 vergrößert einen Ausschnitt "Z" aus Figur 1, in dem die bezifferte Me8-teilung ersichtlich ist, Figur 3 vergrößert einen Ausschnitt "Y" aus Figur 1, in den eine bezifferte spiralförnige Markierung ersichtlich ist.The drawing shows an embodiment of the invention. Here, Figure 1 shows schematically and not to scale shows purely a framed according to the invention, the optical reading equipment for measuring graduations, Figure 2 is an enlarged a detail "Z" from Figure 1, in which the quantified Me8-division visible; Figure 3 is an enlarged a detail "Y" from Figure 1, in which a numbered spiral-shaped marking can be seen.

In der Zeichnung ist ein optisches Ablesegerät für Meßteilungen dargestellt, das in Weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung zum Ablesen von Meßteilungen unterschiedlicher Maßsysteme geeignet ist. Das Ablesegerät kann zum Einstellen oder Ablesen des Verschiebeweges zweier Teile, z.B. einen Maschinenschlittens relativ zum Maschinenbett, in Richtung des Pfeiles 9 (Figur 1) verwendet werden. Auf einer verdrehbaren Scheibe 10 können beispielsweise zwei bezifferte spiralförmige Markierungen 11 und 12 mit unterschiedlicher Ganghöhe vorgesehen sein, von denen eine z. B. zum Feinunterteilen von metrischen Teilungen benutzt wird, während die andere zum Feinunterteilen von Zollteilungen dient. Die Markierungen 11 und 12 können archimedische Spiralen sein, die zweckmäßig auf einer transparenten Scheibe 10 aufgebracht sind. Die Scheibe 10 ist über eine Achse 20 in einem nicht gezeigten Gehäuse des Gerätes gelagert und mittels eines Drehknopfes 21 verdrehbar. Die spiralförmige Markierung 11 dient zum Feinunterteilen der Intervalle einer metrischen Teilung 13, die spiralförmige Markierung 12 dagegen zum Feinunterteilen einer Zollteilung 14 eines Maßbandes 15. Das Maßband 15 kann in üblicher Weise in einem Trägerkörper einge- klebt sein. Ein abzulesender Ausschnitt der Meßteilung 13 und 14, deren Zeichen als dunkle Belegung auf licht-reflektierendem Grund ausgebildet sein können, wird mittels eines Objektives 18 in das Ablesefeld 29 einer Mattscheibe 17 abgebildet. Der abzulesende Aus- schnitt der MsBteilung 13 und 14 wird über eine Lampe 22 und einen Kondensor@ 23 über einen teil- durchlässigen Spiegel 24 beleuchtet. Ein beziffer- ter Ausschnitt der spiralförmigen Markierung 11 oder 12 wird von der Lampe 22 über einen Umlenkspiegel 25 und einen tondensor 26 mitbeleuchtet und mittels eines Objektives 16 vorteilhaft vergrößert auf die Mattscheibe 17 des Gerätes optisch abgebil- det. In Figur 1 beispielsweise wird ein Ausschnitt der zur Feinunterteilung der Zollteilung 14 vorge- sehenen spiralförmigen Markierung 12 mittels des Objektives 16 über Umlenkspiegel 27 und 28 in das Ablesefeld 29 und 30 der Mattscheibe 17 abgebildet. Bei dem gezeigten Ablesegerät sind erfindungsgemäß Mittel zur Gesichtsfeldtrennung vorgesehen, die es gestatten, den in eine Gesichtsfeldhälfte abgebilde- ten Ausschnitt der MeBteilung 13 oder 14 mit den in die andere angrenzende Gesichtsfeldhälfte abgebilde- ten Ausschnitt der spiralförmigen Markierung 11 oder 12 zu einem äoinzidenzbild zu vereinigen. Zur Gesichtsfeldtrennung kann im einfachsten Falle ein Spiegel 27 benutzt werden, der im Strahlengang des Objektives 16 und 18 angebracht ist, und dessen ganten 35 und 36 die Bilder 13'/14' der Meßteilung 13/14 begrenzen. In der Nähe des Ablesefeldes 29 sind Ablesefelder 30 und 32 für die Beinwerte vorgesehen. Soll bei dem erfindungsgemäßen Ablesegerät z. B. eine Zollteilung 14 abgelesen werden, wie dies in Figur 1 auch der Fall ist, dann muß die Schöbe 10 so lange verdreht werden, bis im Ablesefeld 30 der Mattscheibe 1? ein Bild der Bezifferung der zur Feinunterteilung einer Zollteilung benutzten spiral- förmigen Markierung 12 erscheint. Der zusammen mit dem Bezifferungsbild erscheinende Bildausschnitt 12` der spiralförmigen Markierung 12 wird. so weit verfahren, bis er mit dem Strichbild 14' der Zollteilung 14 koinzidiert. Sodann kann. im Ablesefeld 29 und 30 der MeBwert abgelesen werden, der in Figur 1 x. B. 0,1002 Zoll beträgt. The drawing shows an optical reading device for graduations which, in a further advantageous embodiment of the invention, is suitable for reading graduations of different measuring systems. The reading device can be used for setting or reading the displacement path of two parts, for example a machine slide relative to the machine bed, in the direction of arrow 9 (FIG. 1). On a rotatable disc 10, for example, two numbered spiral markings 11 and 12 can be provided with different pitch, one of which, for. B. is used for fine subdivision of metric graduations, while the other is used for fine subdivision of inch graduations. The markings 11 and 12 can be Archimedes' spirals, which are expediently applied to a transparent disk 10. The disk 10 is mounted via an axis 20 in a housing of the device (not shown) and can be rotated by means of a rotary knob 21. The spiral marking 11 is used to finely subdivide the intervals of a metric graduation 13, whereas the spiral marking 12 is used to finely subdivide an inch graduation 14 of a measuring tape 15. The measuring tape 15 can be glued in the usual way in a carrier body. A section of the measuring graduation 13 and 14 to be read, the characters of which can be designed as a dark covering on a light- reflecting background , is imaged by means of an objective 18 in the reading field 29 of a ground glass 17. The section of the graduation 13 and 14 to be read is illuminated via a lamp 22 and a condenser @ 23 via a partially transparent mirror 24. A numbered section of the spiral-shaped marking 11 or 12 is also illuminated by the lamp 22 via a deflection mirror 25 and a tone sensor 26 and is optically imaged on the ground glass 17 of the device by means of an objective 16, advantageously enlarged . In Figure 1, for example, a cut-out is ready for the fine division of the spacing 14 inches superiors provided spiral marking 12 by means of the lens 16 via deflecting mirrors 27 and 28 in the reading field 29 and 30 of the focusing screen 17th In the example shown reading device means are according to the invention intended for field separation, which allow the styles shown in a field of view half section of the MeBteilung to unite 13 or 14 styles shown with the adjoining in the other half of the field section of the spiral marking 11 or 12 äoinzidenzbild to a . In the simplest case, a mirror 27 can be used to separate the field of view, which is mounted in the beam path of the objective 16 and 18, and whose ganten 35 and 36 limit the images 13 '/ 14' of the measuring graduation 13/14. In the vicinity of the reading field 29, reading fields 30 and 32 are provided for the leg values. If the reader according to the invention z. B. a customs graduation 14 are read, as is also the case in Figure 1, then the drawer 10 must be rotated until in the reading field 30 of the ground glass 1? a picture of the numbering of the spiral-shaped marking 12 used for the fine division of a customs division appears. The image section 12 'of the spiral marking 12 that appears together with the numbering image becomes. so far moved until it coincides with the line image 14 'of the inch graduation fourteenth Then can. the measured value can be read off in the reading field 29 and 30 , which is shown in FIG. 1 x. B. 0.1002 inches.

Beim Ablesen einer metrischen Teilung 13 wird die Scheibe 10 so weit verdreht, bis im Ablesefeld 32 der Mattscheibe 1? ein Bild der Bezifferung der zur Feinunterteilung der-metrischen Tdilung 13 vorgesehenen spiralförmigen Markierung 11 erscheint. Sodann wird der Bildausschnitt der spiralförmigen Markierung mit dem Strichbild 13' der MeBteilung 13 zur Koinzidenz gebracht und im Ablesefeld 29 und 32 der Meßwert abgelesen. Durch die optische Vergrößerung der spiralförmigen Markierung 11 und 12 ergibt sich in vorteilhafter Weise eine des Gerätes. Außerdem kann durch die vergrößerte Abbil- dung ein größerer ärünrungsradius der spiralförbigen Markierung 11 und 12 erzielt werden, so daß z.B. wie in Figur 1 der Bideusschnitt 12' der spiralförmigen Markierung 12 praktisch als Gerade erscheint.When reading a metric graduation 13 , the disk 10 is rotated until in the reading field 32 of the ground glass 1? an image of the numbering of the spiral marking 11 provided for fine subdivision of the metric pitch 13 appears. The image section of the spiral marking is then brought to coincidence with the line image 13 'of the measuring graduation 13 and the measured value is read off in the reading field 29 and 32. The optical enlargement of the spiral-shaped marking 11 and 12 advantageously results in one of the device. In addition , a larger radius of curvature of the spiral-shaped marking 11 and 12 can be achieved through the enlarged illustration , so that, for example, as in FIG. 1, the bilateral section 12 'of the spiral-shaped marking 12 appears practically as a straight line.

Die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, daß auf dem Trägerkörper 10 für die spiralförmigen Markierungen 11 und 12 auch die den Feinwert anzeigenden Bezifferungen aufgebracht sind, sondern es ist selbstverständlich auch möglich, die Bezifferungen auf einem gesonderten Trägerkörper - z.B. einer Trommel oder dgl. - aufzubringen, der mit dem Trägerkörper für die spiralförmigen Markierungen mechanisch gekuppelt ist. Auch kann der die spiralförmigen Markierungen tragende Trägerkörper mit einem bekannten mechanischen Zählwerk gekuppelt sein, an dessen Ziffernrollen der Verdrehbetrag der spiralförmigen Markierung abgelesen werden kann.The invention is not limited to that on the carrier body 10 for the spiral markings 11 and 12 also those indicating the fine value Numbers are applied, but it is of course also possible the numbers on a separate support body - e.g. a drum or the like. - To be applied mechanically to the carrier body for the spiral markings is coupled. The carrier body carrying the spiral markings can also be used be coupled to a well-known mechanical counter, on its digit rollers the amount of twist of the spiral marking can be read off.

Claims

Claims 1.) An optical reading device for measuring graduations, forming off in the reading field of the measurement scale is a section and a rotatable spiral mark is further wherein the fine subdivision of the intervals of the measuring graduation is provided which is adjusted to a line image of the measurement division. and the amount of rotation can be read in the form of digits, characterized in that a section of the spiral-shaped marking (11 or 12) is optically imaged in the reading field (29 and 32 or 30) of the device , and that further means (2?) known per se for dividing the field of view are seen upstream, by means of which the section shown in a half frame face (13 or 14) and half in the other adjacent section of the spiral Geeichtsfeldh # mark shown to be (11 or 12) united to a coincidence image of the measurement division. 2.) Reading device according to claim 1, characterized in that a section of a spiral-shaped marking (11 or 12) is shown optically enlarged in the reading field (29) of the device and that the pitch of the optically enlarged spiral-shaped marking (11 or 12) in the The reading field (29) of the device corresponds to a mapped interval of the measuring division (13 or 14). 3.) Reading device according to claim 1 and 2, characterized in that in a single device at least two spiral markings (11 and 12) for fine subdivision of two measuring graduations (13 and 14) of different measuring systems are provided and that each one of the spiral markings (11 or 12) optically imaged the devices into the reading field (29) and a line image (13 'or 14' accommodated) of the associated measuring scale (13 or 14 for coincidence. 4) reading device according to claim 1 to 3, characterized in that on a half of a vordrehbaren disc (10) includes a numbered spiralf8rsige mark (11) is provided for finely dividing the metric measuring scales (13), while a numbered spiral marking (12) for finely dividing Zolltei- lungs on the other half of said disc (10) ( 14 is provided), and further that in the reading field (29) of the device a section of a metric measuring scale (13) and / or a section of a Zollteilu ng (14) is mapped , and that the line image (13 'or 14') of the respective measurement graduation (13 or 14) to be read as well as the associated numbered spiral marking (11 or 12) or an image section (11 'or 12') thereof be brought to coincidence in the reading field (29) of the device. 5.) Reading device according to claim 3 and 4, characterized in that the scale (15) has two rows of numbered M®Bteilung (13 and 14) lying one above the other perpendicular to the measuring direction, one of which has a metric graduation and the other an inch graduation is. 6.) Reading device according to claim 3 to 5, characterized in that the numbering of the spiral marking (11 or 12) indicating the fine value in the reading field of the device next to the numbering of the line images (13 'or 14') of the measuring division (13 or 14) is mapped and that the image appearance (11 'or 12') of the abiral-shaped marking ('11 or 12) is set to daajenige line image (13 'or 14') of the mapped measuring graduations (13 and 14) , in addition to its numbering, the numbering of the spiral Marking (11 or 12) appears.