DE2237788A1 - Universal-libellenpruefgeraet - Google Patents

Description

Universal-Libellenprüfgerät♦

Die Erfindung "betrifft ein Universal-LibellenprUfgerät, insbesondere sum Messen von Riob.twvaa.gen, Libellen und elektronischen Libellen aller Genauigkeitskla-ssen,

Züs sind Libellenpräfgeräte bekannt, die nacli dem Prinzip des Sinuslineals arbeiten, wobei aus einer bekannten HypothenusenUin^e und einer meßbar veränderlichen Kathetenhohe eine definierte ITeigung resultiert. Den funktionellen' Zusammenhang gibt die Sinusfunktion. Noch diesem An^endungs- · prinzip sind beispielsweise Geräte mittlerer Crenauigkeitsklassen bekannt, die über eine übliche Anordnung des Kipptischea hinaus durch einen Winkelhebel mit hohem Übersetzungs verhältnis ergänst werden. Die Gelenke dieser Geräte sind als Blattfedergelenke ausgeführt. Als Heß- und gleichseitig als Zustelleinheit dient eine Meßschraube. Libellenpräfgeräte dieser Art weisen nur einen Meßbereich bei nur einem Skalenwert und einer über den gesamten Meßbereich konstanten relativ großen Unsicherheit auf. Die Realisierung des Meßsystems durch eine dem mechanischen "Verschleiß unterworfene Ließschraube erlaubt nur eine analoge Anzeige und gestattet keine Automatisierung der Messung. Ss ist keine Differenzierung sv/.ischen Meß- und Zustelleinheit vorhanden. Die Meßschraube und der Winkelhebel dienen sowohl als Meß- als· auch als Zustellsystem.

Durch die Anwendung des Winkelhebels entsteht ein Meßkreis mit relativ vielen Elementen,wobei diese große Zahl von Elementen nicht zu einer Reduzierung der Fehleranfälligkeit des Gerätes ftihrt. Weiter sind Präzisions-Libellenprüfer bekannt, bei denen kleinste Unsicherheiten bei der Neigungs-. prüfung realisiert werden. Als Meßeinheit findet eine Interferenzeinrichtung Verwendung. Die Zustellung des Libellentisohes wird wirder duroh einen Winkelhebel und eine Meßschraube gewährleistet. Geräte dieser Art weisen ebenfalls nur einen Meßbereich, auf bei nur einem Skalenwert und einer über den gesamten Meßbereich konstanten Unsicherheit. Die Unsicherheit der interferentiellen Messung ist im starken .

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Maße von. den U.ngebungsbedinsungen, wie Luftdruck, Luftfeuchte und Temperatur abhängig. Meßsysteme dieser Art gestatten keine übersichtliche Anzeige. Die Ablesung der Meßwerte wird durch das umständliche Zählen der Interferenzstreifen realisiert und wird dadurch zeltaufv/endig und stark felileranfallig·

Zweck der Erfindung ist es, ein Universal-LibellenprUfgerät au entwickeln, dessen Genauigkeitsklassen gegenüber den bekannten Stand der Technik mehrere Heßbereiche aufweist, und eine Automatisierung der Prüfung von Libellen zuläßt. Dieses Gerät soll ohne großen "eitaufwand der Prüfung und Kalibrierung von Richtwaagen, Röhren-, Dosen- und elektronischen Libellen aller Genauigkeitsklassen dienen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Universal-Libellenprüfgerät, insbesondere sum Messen von Richtwaagen, Libellen und elektronischen Libellen aller Genauigkeitsklassen :;u entwickeln, welches sur Prüfung und Kalibrierung von Libellen großer, Mittlerer und kleinster Meßunsicherheiten innerhalb verschieden dimensionierter Meßbereiche geeignet ist, wobei gleichzeitig die Fealeranfälligkeit des Gerätes auf ein Minimum zu reduzieren ist. Dies wird erfindun^sgemäß dadurch erreicht, daß aur Messung der Kathetenhö'he de3 Sinuslineals ein elektronisches "/egmeßsysteüi oder ein Las er interferometer zur Anwendung kommt, welches bei maschineller Betätigung des Schraubtriebes der Zustelleinheit des Y/egmeßsysteras bei Realisierung eines Steuerkreises sur Sollv/ertzustellung und bei Durchführung eines elektronischen ooll-Iatwertvergleiches bei gleichzeitigem Ausdrucken des Ergebnisses eine automatische Prüfung elektronischer Libellen gestattet.

Darüber hinaus gewährleistet das zum Einsatz kommende Meß- aystem eine hohe Auflösung. Am Ausgang des Meßsystems des Universal-Libellenprüfgerätes kann ein dem Meßwert propor tionales analoges Gleichspannungs¹- oder digitales Signal direkt oder über einen D/A bzw. A/D-Wandler entnommen werden, das zur Steuerung einer Auswerteinheit (Rechner), einer Regietriereinheit (Drucker oder Sohreiber) und/oder eines

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Steuerkreis es (automatisober Betrieb) dient.'Um. die Möglichkeit einer automatischen Prüfung elektronischer Libellen au sichern, ist das Susteilsystem maschinell su betätigen. Die Auslegung des Meßkreises erfolgt so, daß der Meßkreisumfang auf ein Minimum aersfc-gesetzt wird, wobei die Anzahl der Keßkreiseleiaente und damit die Fehleranfälligkeit des Gerätes, auf ein Minimum reduziert wird. Das in Universal-Libellenprüfgerät sur Anwendung kommende Meßsystem wird durch ein elektronisches Langenmeßsystem oder durch ein Las erinterferometer realisiert. Beide Meßsysteme ermöglichen die sichere Ablesung einer übersichtlichen digitalen Anaeige, wobei das Ausgangesignal des jeweiligen Meßsystems auch einer elektronischen Schreibeinrichtung zugeführt werden kann und das Heßergebnis damit in schriftlich fixierter Form vorliegt. Um die Universalität des Universal-Libellen-Prüfgerätes au gewährleisten, erfüllt das Meßsystem bei der Anwendung eines elektronischen Meßwertgebers folgende Forderungen:

Das Meßsysteia weist drei Meßbereiche auf.

Der kleinste Skalenwert "beträgt 0,1 /um. Die Meßbereiche sind vom kleinsten Meßbereich an im Verhältnis MB^:MB«:MB« = 1 :5:10 abgestuft, \7obei innerhalb eines jeden Meßbereiches ein Verhältnis vom Meßbereich sum Skalenwert MB:SkV/ = 1000:1 vorliegt. Die Meßunsicherheit dieses elektronischen Y/egmeßsystems ist ihrem Betrage nach nicht größer als der halbe Skalenwert innerhalb eines jeden Meßbereiches. Bei Anwendung eines Laserinterferometers werden folgende Bedingungen erfüllt: Das für das Universal-Libeilenprüfgerät anzuwendende Interferometer weist einen Skalenwert von 0,1/um auf. Das Meßsystem garantiert ein ausreichend großes Verhältnis vom Meßbereich sum Skalenwert von MB au SkW 2.104:1, wobei die Meß Unsicherheit u = + 0,05/-Um nicht überschreitet.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel· näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung seigen: Fig. 1 : Ein Universal-Libellenprüf gerät mit A/D-V/andler und digitaler Anaeigeeinheit.

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Fi(J* 2: ein Univer:jril--Libellenpr üf gerät rait L-a er int erferoi-ieter cov.'ie Auswerte- und Annei^eeinheit.*

Der Gr und körper 1, der Libellentiscii 3, der üur Aufnahme der su prüfenden Richtwaagen und Libellen dient, der elektronisch:; Hefhvertgeber 6 oder Lacerreflektor 7, die beide mit ihren ueiHecliniochen und elektronischen Nachfolgeeinheiten dio Messung η er veränderlichen Xatlietenlicihe des Sinuslineals realisier on und des Blattfedergolenk 4, nit de;;i der : .ibellontisch gelenkig mit dem GrundkJrper 1 verbunden iot, bile· en den KeiJkreie. Als 0-ülen':vorbindunc. dea Libellentii'chea 3 nrit Grundkörper 1 findet ein Blattfedergelenk 4- Verv/endung. Die systematischen Fehler, die durch die Drehpnnktverli-.rrerunr- des Federrjclenkes bein, reiben des LibelleutiJcliGü e^r'. tctehen, sind in ihren £ er ins en Dir.iensioTien ; uch bei mzzinwler Heilung des Tisches vern^ri,ch-lik~,^r5i[jb;M' klein und beeinflussen sonit die Unaicherheit der rfei^ungümescun;; "licht, ^ie Meßeinheit v/irci durch, die vier Elemente do::: ϊ.13 Γ. kr ei 3 cc rerlisiert. Die Elemente der .⁷U--2telloi^r.hoit üini '-'er Cujtellhebel 2, dae Federr:elen^v ?, dr,2 :;ur gelenkigen Yerbindu?;.,;" sv/iüchen Libellentisch und wus te⁷ Ihobal dj. er>t, das Drehgelenk 9 und dar Schraubtri-ib Durch Drehen uos >oh:;^ubtriebes v-ii-·.;! über den -'ustellhebel ? eine feinfühlige !Ieirun.;,slinrl3runj ^r'cs Libellentiüche.:· erreicht Die okcilcnv/or'to \vi^{r r}\±o nc"be::niche ioc Iloßsystems und tie.? Univer".''.!-Libcllenprafger"-tes ::.B. bei .Viir/endung eines elektronischen L'.higenrneßs.ystemsi

elektron.JjiIs	GkV/..	+ 0,0 5/um + 0,25 /um + 0,5 /Um	ULP	MBx	Sk\7T	ÜL
	0,1 /ι η C,* Vim 1 ,0 Aim	+ 25" + 125" + 21^O"	0,05" 0,25" 0,5 "	+ 0,15" , + 0,3 " ί
+ 50 ,Uli -I- 25C '/UM- "" / + 500 /im

TT_T = Unsicherheit dec Libellenprüfgerätes Uw = Un.?iohsrhöit des Längenmeßsjstonia MB = MeRb or ei eh.
Sie.'= Skclcnvert

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BAD ORIGINAL

Die Skalenwerte und die HeObersiehe des Meßsystems und des Universal^LibellenprUfgera'tes z.B.. bei Anwendung eines Laser-Interferometers:

Las er—Interferoraeter	Ti TO	Sk1/ M	0K	■ ULP	3^7L	UL
+ 1000,um	0,1 /um	+ 0,05,Um	MB7. Jj	0,05!I	+0,01»- + 0,2 »
+ 500»

Die Meß Unsicherheit dea Uniyersal-«Libellenprilf gerät es stellt keine konstante Größe dar, sondern ihr Betrag erhöht sich laufend bis sum Skalenendwert. ITm zu gewährleisten, daß der Betrag der Meßunsicherheit stets kleiner als der Skalenwert ist, ist der Skalenwert entsprechend abzustufen.

2ur Gewährleistung einer automatischen Prüfung von Libellen erfüllt das Universal-LibellenprUfgerät folgende Forderungen: Ära Ausgang des Meßsysteins kann ein dem Meßwert proportionales analoges Gleichspannungs- oder digitales- Signal, direkt oder über einen D/A- bzw. A/D-V/andler entnommen werden. Dabei kann der Sciiraubtrieb der Zustelleinheit maschinell betätigt werden. Entscheidend für die Realisierung der automatischen Messung ist, daß am Ausgang der' elektronischen Libelle ein analoges oder digitales Signal entnommen werden kann. Die Regelung der maschinellen Susteilung des Libellentisches erfolgt iiber einen elektronischen Steuerkreis, und einer .Sollwerteingabe so, daß am liniversal-Libellenprtif gerät der Sollwert zugestellt wird. Vom Ausgang des Meßsystems, des Universal-Libellönprüfgerätes wird ein dem Sollf/ert und am Ausgang der elektronischen Libelle wird ein dem Istwert, . entsprechendes Signal zum Soll-Istv/ertvergleich einem Rechner zugeführt. Das vom Rechner kommende! Signal, das den Fehler ,,der elektronischen Libelle entspricht, wird einer Sohreibeinheit oder einem Drucker zugeführt.

Entsprechend der geforderten Genauigkeit und entsprechend ökonomischen-Gesichtspunkten kann dieses automatische System auf digitaler oder analoger Basis arbeiten.

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Claims (5)

Pat ent ana nriiche:

1. Universal-Libellenprüfgerät, bei dem sur Messung der Kathetenhb'he des 3inuslineals ein elektronisches Wegtneßsystem oder ein Laser-Interferometer sur Anv/endu&g kommt ι dadurch, gekenn2ei0b.net, daß bei maschineller Betätigung des ochraubtriebes (5) der "ustelleinheit des Jegmeßsyctaras, bei Realisierung eines oteuerkreises sur Soll'.vertr.ustellung und bei Durchführung eines elektronischen 3oll~Istwertvergleiches, bei gleichseitigem Ausdrucken des Ergebnisses, eine¹ automatische Prüfung elektronischer Libellen möglich ist.

2. Universal-Libellenprüfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang des Wegmeßsyatems ein dem Meßwert proportionales analoges GIeionspannungs- oder ein digitales Signal direkt, oder Über einen an sich bekannten D/A br/.v. A/D-Y/andler entnehrabar ist.

3. Ilniversal-LibellenprUfgerät nach Anspruch. 1 und 2, dadurch ftekennseichnet, daß die Meßbereiche des elektronischen ./egmeßsystens vom kleinsten Meßbereich an im Verhältnis HU1:MB2:MB3 = 1:5:10 abgestuft sind und innerhalb eines jeden Meßbereiches das Verhältnis vom Meßbereich sun Skr.lenv;art MB:Ski/ niindestena 1C00:1 beträgt.

4. Universal-Libellenprüfgerät naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung eines an sich bekannten Laser-Interferometera das Verhältnis von Haßbereich sun Skalenwert MB:SkV/ « 2.104:1 beträgt.

5. Univer3al-Libellenprilfgerät naoh Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinheit aus dem Grundkörper (1), dem Libellentisch (3), dem elektronischen Meßwertgeber (6) oder Laserreflektor (7), dem Blattfedergelenk (4.) und der Zustelleinadit aus dem Zustellhebel (2), dem Schraubtrieb (5), dem Federgelenk (8) und dem Kippgelenk (9), gebildet ist.

CAD OHIGtNAL

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