DE2346636A1

DE2346636A1 - Einrichtung zur laengenmessung

Info

Publication number: DE2346636A1
Application number: DE19732346636
Authority: DE
Inventors: Guenther Perthen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-09-17
Filing date: 1973-09-17
Publication date: 1975-03-20

Description

Einrichtung zur Längenmessung

Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung, um größere Längen mit einfachen Mitteln zu messen und dabei eine Auflösung bis zu O, OO1 mm oder O, OO5 mm zu erzielen, sowie die Länge mit Hilfe elektronischer Mittel numerisch zur Anzeige zu bringen.

Bekannt sind Einrichtungen, bei denen eine umlaufende Scheibe, die mit einer Rasterung versehen ist, durch elektrische Mittel abgetastet wird. Die Scheibe kann beispielsweise aus Glas sein und die Rasterung aus hellen und dunklen Feldern bestehen, die von einer Licht-Quelle beleuchtet werden, so daß eine angebrachte Fotozelle abwechselnd beleuchtet oder verdunkelt wird. Die Fotozelle liefert dann eine Folge elektrischer Spannungs-Impulse, die bezogen auf eine Drehung dieser rotierenden Scheibe eine bestimmte Anzahl besitzen.

Wird die Achse, auf der sich die Scheibe befindet, mit einem Laufrad von einem bestimmten Durchmesser versehen und läuft das Laufrad auf einer geraden Fläche ab, dann legt dieses Laufrad bei einer Umdrehung eine bestimmte Länge zurück, bei der so viele Impulse entstehen, wie die Fotozelle durch die umlaufende gerasterte Scheibe beleuchtet und verdunkelt wird. Man kann also auf diese Weise eine Längenmessung vornehmen. Das Laufrad erhält beispielsweise einen solchen Durchmesser, daß der abgewälzte Umfang 2O mm entspricht.

Besitzt die gerasterte Glasscheibe 2OOO helle und 2OOO dunkle Raster-Felder, so liefert die Fotozelle 2OOO Impulse und man erhält eine Auflösung von IO μηα, d.h., jeder Impuls entspricht IO μΐη abgewälztem Umfang des Laufrades. Erwähnt sei, daß statt einer fotoelektrischen Impulsabtastung natürlich auch andere Verfahren zur Impuls-Erzeugung benutzt werden können, beispielsweise solche induktiver oder kapazitiver Art.

Der Nachteil des sich auf einer ebenen Fläche abwälzenden Laufrades oder beispielsweise auf der Führungsbahn einer Meßmaschine besteht darin, daß diese Laufbahnen verschmutzen können, daß sie durch das abrollende Rad verletzt werden können und daß schließlich das Laufrad auch eine bestimmte Größe nicht unterschreiten darf, damit nicht Meßfehler durch Schlupf entstehen,

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was insbesondere beim Anfahren oder Anhalten der Fall sein kann. Man hat daher statt dessen Rundstäbe vorgeschlagen, an denen ein prismatisches oder gewölbtes Laufrad abrollt, jedoch ist hier der wirksame Durchmesser sehr schwer über längere Betriebsdauer zu bestimmen oder konstant zu halten, ganz abgesehen davon, daß der Rundstab räumlich oft schwer unterzubringen ist. Das gleiche gilt, wenn statt eines Laufrades ein Zahnrad und statt des Rundstabes eine Zahnstange benutzt wird. Hier ist die Bewegungsübertragung aus der gradlinigen an die rotierende Bewegung schlupffrei sichergestellt, aber dafür ist die Zahnstange nicht nur relativ teuer, sondern auch ein langes starres und sperriges Bauelement, das infolgedessen nicht unbeträchtliche Einbauschwierigkeiten bereitet.

Man hat daher versucht, diesen Schwierigkeiten dadurch zu entgehen, daß man das mit dera Impulsgeber verbundene Laufrad als Trommel ausbildete, auf die ein Zugorgan aufgewickelt wird, beispielsweise ein Seil oder ein Stahldraht von rundem oder rechteckigem Querschnitt.

Hierzu ist es aber notwendig, die Aufwickeltrommel unter Berücksichtigung der Dicke des Zugorganes mit einem solchen Durchmesser herzustellen, daß beim Abziehen des Zugorganes eine stets proportionale Länge abgewickelt wird. Es darf sich auch das Zugorgan nicht übereinander wickeln, sondern es muß durch eine besondere Führungseinrichtung stets nebeneinander gewickelt werden. Infolgedessen ist diese Einrichtung nicht sehr handlich, ganz abgesehen davon, daß auch der Durchmesser der Trommel nicht unter eine bestimmte Größe herabgesetzt werden kann, weil sonst nicht genügend Zugorgan für das Messen größerer Längen aufgewickelt werden kann. Vor allem aber muß zwischen der Trommel und dem Inapulsgeber ein Meßfehler verursachendes Zahnradgetriebe angeordnet werden.

Durch die Erfindung soll dieser Nachteil b eseitigt werden. Es wird ebenfalls ein Zugorgan benutzt, sei es als Seil oder Draht, aber vorzugsweise in der Form eines dünnen elastischen Stahlbandes. Dieses Zugorgan wird aber nicht auf die Meßtrommel selbst aufgewickelt, sondern es wird auf einer gesonderten Speichertrommel, und zwar übereinander, aufgewickelt.

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Die Speichertrommel kann infolgedessen eine große Länge des Zugorganp aufnehmen und sie kann in an sich bekannter Weise mit einer Einrichtung versehen werden, durch die abgewickeltes Zugorgan auch selbsttätig zurückgewickelt wird, beispielsweise durch ein Federwerk oder aber auch durch einen Wickelmotor.

mit ihr verbunden Der Impulsgeber wird nun in unmittelbarer 4fcihe dieser Speichertrommel/ so angebracht, daß das abgewickelte Zugorgan über eine Laufrolle geführt wird, die sich unmittelbar auf der Achse des Impulsgebers befindet. Hierbei besteht die vorteilhafte Möglichkeit, das Zugorgan nicht etwa nur tangential an der Laufrolle vorbei zu führen, sondern es in einem größeren Um schlingungswinkel um die Laufrolle zu legen. Weiterhin können eine oder mehrere Andruckrollen vorgesehen werden, die das Band oder Zugorgan gegen die Laufrolle drücken.

Infolgedessen kann der Durchmesser der Laufrolle klein gehalten werden. Dadurch lassen sich wesentlich höhere Auflösungen erzielen. Liefert der Impulsgeber beispielsweise unter Heranziehung der angeschlossenen elektronischen Meß- und Anzeige-Einheit 1O, OOO Impulse pro Umdrehung, dann kann eine Laufrolle von 17 mm Durchmesser eine Auflösung von O, OO5 mm, eine Laufrolle von ca. 6, 3 mm eine Auflösung von O, OO2 mm liefern. Diese Einrichtung läßt sich nicht nur auf kleinem Raum kompakt unterbringen, sie läßt sich vor allem auch gegen Verschmutzung sehr gut abschirmen, da das herauslaufende Band oder Zugorgan durch entsprechende Schnautzabstreifer geführt werden kann. Auch der Einbau in Meß-Einrichtungen aller Art bereitet keine S chwi er igkeiten.

Die beschriebene Einrichtung läßt sich noch dadurch vervollkommenen, daß beispielsweise die schmale Kante des aufwickelbaren Bandes mit einer Verzahnung versehen wird, an die ein Zahnrad-Ritzel eingreift, das sich auf der Achse des Impulsgebers befindet. Die Anbringung einer Verzahnung auf einem bandförmigen Träger bereitet keine Schwierigkeiten, da beispielsweise ein sägezahnförmiges Profil bei Bandsägen durchaus üblich ist. Dadurch läßt sich die beschriebene Meßeinrichtung schlupffrei betreiben.

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Selbstverständlich kann auch das Meßorgan in seiner !Fläche mit einer fortlaufenden Folge von Löchern, fiieieü o. ä. versehen und die Meßrolle mit Stiften, Zähnen o. ä. versehen werden, die in diese Löcher\/ert. iefungen o. ä. eingreifen.

Es besteht natürlich die Möglichkeit, daß eine solche Verzahnung nicht völlig exakt ist, sondern einen fortlaufenden Fehler aufweist, durch den beim Abwickeln einer größeren Bandlänge ein proportionaler Summenfehler entsteht. Es würde dann eine größere oder kleinere Länge angezeigt als tatsächlich vorhanden ist.

Erfindungsgemäß kann die elektronische Meß- und Anzeige-Einrichtung, die aus einem an sich bekannten elektronischen Vor- und Rückwärts zähler besteht, mit einer Korrektur-Einrichtung versehen werden, durch die proportional zu den addierten oder subtrahierten von der Meßlänge abhängigen Impuls zahl ein gewisser prozentualer Teil dieser Impulse wieder abgezogen oder addiert wird. Durch Vergleich der abgezogenen Bandlänge mit einer genau bekannten Eichlänge kann der prozentuale Meßfehler leicht ermittelt werden. Es läßt sich dann bei der Meßeinrichtung dieser prozentuale Fehler durch die Korrektur-Schaltung so kompensieren, daß das angezeigte Meßergebnis nunmehr mit dem Eichmaßstab übereinstimmt.

Diese Korrektur-Einrichtung kann auch dazu benutzt werden, beim Abmessen von Objekten ein Schwundmaß zu berücksichtigen. Es ist bekannt, daß b ei der Anfertigung von Modellen diese auf der Zeichnung zwar nach den Maßen des abgegossenen Werkstückes bemaßt sind, daß aber das Modell um so viel größer gefertigt wird, als sich der Werkstoff nach dem Gießen beim Erstarren zusammenzieht. Mit Hilfe der Korrektur-Einrichtung kann also das Modell genau so vermessen werden, wie es auf der Zeichnung eingetragen ist. Durch die Korrektur-Einrichtung werden die angezeigten Längen auf das Schwundmaß korrigiert und das Modell entsprechend größer hergestellt.

Die Erfindung wird durch die Abbildungen 1-5 dargestellt. Auf Abbildung 1 ist (1) die Speichertrommel, (2) das Zugorgan, (3) die Laufrolle, (4) eine Andr uckrolle, (5) der Impulsgeber und (6) der elektronische Vor- und Rückwärts zähler. Das Meßergebnis erscheint auf dem Ziffernfeld (7), während (8) der Korrekturwerteinsteilschalter ist.

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Abbildung 2 zeigt wieder die Speichertromrael (1) und das Zugorgan (2), das aber beispielsweise im rechten Winkel um die Laufrolle (3) gelegt ist, wobei ein zusätzlicher Andruck durch die in einer VPinge (9) gelagerten Druckrollen (4,1) und 4, 2) erfolgt. Das Laufrad (3) ist wieder mit dem Impulsgeber (5) verbunden.·

Abbildung 3 zeigt ein Stück des Zugorgans (2) mit der Verzahnung (1O) an der Schmalseite, in die das verzahnte Ritzel (U) eingreift, das wieder mit dem Im-

puls geber (5) verbunden ist.

Auf Abbildung 4 ist als Variante das Zugorgan (2) mit der Lochfolge (12) dargestellt und - zum Zwecke besserer Darstellung nicht im Eingriff befindlich - die Stiftenrolle (13), die den Impulsgeber (5) antreibt. ,^

Ebenso zeigt Abbildung 5 das bandförmige Zugorgan (2) mit den linienförmigen Einprägungen (14) sowie das - ebenfalls abgesetzt gezeichnete - Ritzel (15), das den Impulsgeber (5) antreibt.

Claims

Patentansprüche

ι 1. !Einrichtung zur Längenmessung bestehend aus einer an einer Längsfläche abrollenden Laufrolle, die mit einem elektrischen Impulsgeber verbunden ist und einen an diesem Impulsgeber angeschlossenen Vor-Rückwärtszähler dadurch kennzeichnet, daß die Längsfläche aus einem auf einer gesonderten Speichertrommel vorzugsweise übereinander aufwickelbaren Zugorgan (2) besteht und über die davor angebrachte, mit dem elektrischen Impulsgeber verbundene Laufrolle (3) geführt wird unter einem vorzugsweise größeren Umschließungswinkel und erhöhtem Andruck durch ein (4) oder mehrere (4,1 ·, 4, 2) Andruckrollen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch eine das abgerollte Zugorgan (2) selbsttätig wieder auf die Speichertrommel zurückspulende Rückzugvorrichtung (16) beispielsweise in Form eines Federwerkes, eines Motors oder ähnlich.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß das bandförmige Zugorgan (2) an seiner Schmalseite mit einer Verzahnung versehen ist und in die Verzahnung ein mit dem Impulsgeber (5) bzw. seiner Achse verbundenes Zahnradritzel (11) eingreift,

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5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4 gekennzeichnet durch einen an den Impulsgeber (5) angeschlossenen, an sich bekannten elektronischen Vor- und Rückwärts zähler mit einer die Meßwert-Impulsaddition bzw. - Subtraktion beeinflussenden prozentual subtraktiv bzw. additiv einstellbarn die genaue Eichung bzw. eine Schwundmaßmessung ermöglichende Korrektureinrichtung (8)

kc Einricntung nach. Anspruch 1 und Z dadurch gekennzeichnet, daß ein bandförmiges Zugorgan (,-_) an seiner Breitseite mit einer Folge von Löchern, vertieften iäirror^gungen ocer ;.'anlicnem versehen ist , in die, mit der j.m;.al3ii:-Laieracrise verbunden, eine Stiftenrolle (13), oaer eine ßiffeirolle (1Ϊ?) ooer ein ännlich ausgebildetes Laufrad eingreift.

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