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Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Schieblehre
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Schieberteil mit einem lichtdurchlässigen
Skalenkörper verbunden ist, daß der Schienenteil in einem Gehäuse verankert ist,
in welchem die elektrooptische Abtasteinrichtung angeordnet
ist,
die zwei, den verschiebbaren Skalenkörper überdeckende stationäre Skalen mit gleicher
Teilung wie die Skala des beweglichen Skalenkörpers, jedoch unterschiedlicher Relativstellung
zur verschiebbaren Skala aufweist, daß zwei Dauerlichtstrecken vorgesehen sind,
von denen die eine durch die erste stationäre Skala und die verschiebbare Skala
und die zweite durch die zweite stationäre Skala und die verschiebbare Skala hindurch
auf jeweils einen elektrooptischen Wandler führt, und daß die Empfangsimpulse der
elektrooptischen Wandler über Verstärker in einen Richtungsdiskriminator und weiter
in einen Dekadenzähler der Zähleinrichtung gelangen, deren Ausgänge zu elektrooptischen
Anzeigeorganen einer Digitalanzeigeeinrichtung führen.
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Die elektronische Zähleinrichtung und die anderen elektrischen Schaltungsteile
der Schieblehre lassen sich als gedruckte Schaltungen oder als integrierte Schaltungsbausteine
sehr platzsparend ausbilden, und die Energieaufnahme dieser elektrischen Einrichtungen
ist so gering, daß sie mit Kleinbatterien, die sich in einem handlichen Apparategehäuse
ohne Schwierigkeiten unterbringen lassen, über längere Zeit betrieben werden können.
Die Ausbildung und Anordnung der elektrooptischen und elektronischen Einrichtungen
gemäß der Erfindung ergibt somit eine Schieblehre, die ein handliches Arbeitsgerät
darstellt. Diese auf Handlichkeit und Meßgenauigkeit der Schieblehre gerichteten
Vorteile werden beim Anmeldungsgegenstand vom mechanischen Aufbau her noch dadurch
unterstützt, daß der Schieberteil im Schienenteil vorteilhafterweise über eine Länge
gelagert sein kann, die einem Mehrfachen der Länge der Meßschnäbel entspricht, was
eine einwandfreie kippsichere Führung der verschiebbaren Teile gewährleistet. Das
Gehäuse der Schieblehre wird zweckmäßig aus einem schlecht wärmeleitenden und leichten
Kunststoffmaterial hergestellt. Die elektrooptische Abtasteinrichtung und die elektronische
richtungsempfindliche Zähleinrichtung sind geschützt im Innern des Gehäuses angeordnet.
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Ein weiterer Vorteil, der die Anwendungsmöglichkeiten der Schieblehre
erhöht, kann dadurch erzielt werden, daß die Dekadenzählstufen mit einem Nullstellungsschalter
verbunden sind, der als Drucktaste im Gehäuse vom Benutzer der Schieblehre willkürlich
betätigbar angeordnet ist und der nach der Einstellung der Schieblehre auf einen
bestimmten Sollwert eine Verschiebung des Anzeigenullpunkts auf diesen Sollwert
gestattet, so daß an der Digitalanzeigeeinrichtung bei den Meßvorgängen die jeweiligen
Sollwertabweichungen an den elektrooptischen Anzeigeorganen der Digitalanzeigeeinrichtung
abgelesen werden können, und zwar durch ein zusätzliches elektrooptisches Anzeigeorgan,
gekennzeichnet als positive oder negative Abweichung. Zweckmäßig ist für jede Dezimalstelle
des Meßbereichs ein elektrooptisches Anzeigeorgan in das Gehäuse der Schieblehre
eingebaut.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, auf der ein Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäß ausgebildeten Schieblehre dargestellt ist. Es zeigt F i g. 1 eine
Gesamtansicht der Schieblehre, F i g. 2 eine Einzeldarstellung des Schienenteils
der Schieblehre in Draufsicht,
F i g. 3 den Schienenteil in Profildarstellung, F
i g. 4 eine Einzeldarstellung des Schieberteils der Schieblehre in Draufsicht, Fig.
5 den Schieberteil in Profildarstellung, F i g. 6 einen Querschnitt durch die Schieblehre
entlang der Linie VI-VI in F i g. 1, F i g. 7 einen Teillängsschnitt durch die Schieblehre
entlang der Linie VII-VII in F i g. 6, F i g. 8 eine schematische Übersichtsdarstellung
der elektrooptischen Abtasteinrichtung, F i g. 9 ein Blockschaltdiagramm der elektrischen
Zähl- und Anzeigeeinrichtung der Schieblehre, F i g. 10 ein Schaltbild des elektrischen
Richtungsdiskriminators, welcher der elektrischen Zähl- und Anzeigeeinrichtung vorgeschaltet
ist, F i g. 11 ein Impulsdiagramm.
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Aus den F i g. 1 bis 4 ist der mechanische Grundaufbau der Schieblehre
ersichtlich. Sie weist ein längliches KunststoffgehäuselO auf, dessen Querschnitt
aus Fig.6 ersichtlich ist und das sämtliche Teile der Schieblehre umschließt. Am
vorderen Ende des Gehäuses sind fünf elektrooptische Anzeigeorgane 11i bis 115 für
die digitale Meßwertanzeige angeordnet. Ein weiteres elektrooptisches Anzeigeorgan
12, das den anderen Anzeigeorganenli vorgesetzt ist, dient zur Richtungsanzeige
bei einer digitalen Messung einer Sollwertabweichung; gibt also an, ob eine positive
oder negative Sollwertabweichung auftritt. Als Anzeigeorgane können sogenannte »Sieben-Segment«-Anzeigeorgane
Verwendung finden. Unterhalb der Anzeigeorgane 11 und 12 sind zwei Schalttasten
13 und 14 angeordnet, von denen die Schalttaste 13 ein Einschalter ist und die Schalttastel4
zur Nullpunkteinstellung der elektrischen Zähleinrichtung dient, wie noch im einzelnen
erläutert wird. Im hinteren Endabschnitt des Gehäuses 10 sind auswechselbare Batteriezellen
15 angeordnet, die in Fig. 1 mit gestrichelten Linien angedeutet sind und deren
Aufnahmekammer nach Abnahme eines Schiebedeckels 16 zugänglich ist.
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Innerhalb des Gehäuses 10 sind auch der Schienenteil 17 und der Schieberteil
18 untergebracht, die jeweils einen vorderen Meßschnabel 19 und 20 sowie einen hinteren
Meßschnabel 21 und 22 aufweisen, wie sie von Schieblehren her allgemein bekannt
sind. Die Meßschnäbel 19 bis 22 des Schienenteils 17 und Schieberteils 18 ragen
durch in der Zeichnung nicht näher bezeichnete Längsschlitze aus dem Gehäuse 10
der Schieblehre heraus. Dies gilt auch für das meßschnabelferne Ende 171 des Schienenteils
17 und für eine Tiefenmeßzunge 23 und ein Griffteil 181, die am Schieberteil 18
befestigt sind.
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Wie die Einzeldarstellung des Schienenteils 17 in den Fig. 2 und
3 erkennen läßt, ist der Schienenteil 17 so geformt, daß er eine Führungsnut24 für
den Schieberteil 18 bildet. Der Schienenteil 17 ist in seinem Mittelbereich am Boden
der Führungsnut 24 zu einem länglichen Fenster 25 durchbrochen, dessen Bedeutung
in Verbindung mit der elektrooptischen Abtasteinrichtung noch erläutert wird.
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Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, ist der Schieberteil 18 wesentlich
länger als der Schieberteil herkömmlicher Schieblehren und über seine volle Länge
im Schienenteil 17 geführt. Diese Länge ist ein Mehrfaches der Länge des Meßschnabels
20. In den Schieberteil ist ein Skalenkörper 26 aus Glas eingesetzt, auf welchem
eine Längenmaßskala 27 mit
lichtundurchlässigen Skalenstrichen aufgezeichnet
ist. Der Schieberkörper 18 ist durchbrochen, so daß im Bereich des Skalenkörpers
26 Licht durch den Schieberteil 18 hindurchtreten kann.
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Innerhalb des GehäuseslO ist im Bereich des Fensters 25 des starr
eingebauten Schienenteils 17 eine elektrooptische Abtasteinrichtung angeordnet,
die an Hand der Fig.6 bis 8 erläutert wird. Die Abtasteinrichtung weist auf der
einen Seite des Fensters 25 (F i g. 2) zwei in Längsrichtung der Schieblehre hintereinander
angeordnete Fotodioden 28 und 29 auf, die mit auf der anderen Seite des Fensters
25 angeordneten Leuchtdioden 30 und 31 zusammenwirken (F i g. 7). Die beiden Fotodioden
28 und 29 sind in einem Einsatzteil 32 angeordnet, und vor den beiden Fotodioden
ist im gleichen Einsatzteil 32 ein lichtdurchlässiger Skalenkörper 33 so befestigt,
daß er parallel zu und unmittelbar über dem Skalenkörper 26 des Schieberteils 18
verläuft.
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Auf dem stationären Skalenkörper 33 sind gemäß F i g. 8 zwei Skalen
durch lichtundurchlässige Skalenstriche 34 bzw. 35 aufgebracht, die in ihrer Strichteilung
genau der Strichteilung der Skala 27 des mit dem Schieberkörper 18 verbundenen und
damit beweglichen Skalenkörpers 26 entsprechen. Die beiden Skalen 34 und 35 unterscheiden
sich jedoch dadurch voneinander, daß ihre Skalenstriche eine unterschiedliche Relativstellung
gegenüber den Skalenstrichen 27 des beweglichen Skalenkörpers 26 einnehmen, wie
aus F i g. 8 ersichtlich ist. Die erste Lichtstrecke der Abtasteinrichtung, die
zwischen der Leuchtdiode 30 und der Fotodiode 28 verläuft, durchquert den beweglichen
Skalenkörper 26 und den stationären Skalenkörper 33 im Bereich der Skala 34, während
die zweite und zwischen der Leuchtdiode 31 und der Fotodiode 29 verlaufende Lichtstrecke
die beiden lichtdurchlässigen Skalenträger im Bereich der stationären Skala 35 kreuzt.
Wie F i g. 8 deutlich zeigt, ergeben sich dabei unterschiedliche Überdeckungen der
bewegbaren Skala 27 mit den beiden feststehenden Skalen 34, 35 und ein entsprechend
unterschiedlicher Lichteinfall an den Fotodioden-28 und 29. Die beiden Fotodioden
28 und 29 liefern also unterschiedliche Signale und bei bewegter Skala 27 gegeneinander
versetzte Impulsfolgen KA und KB, aus denen ein Richtungsdiskriminator 36 (F i g.
10) der elektronischen Schaltung die Bewegungsrichtung des Schieberteils 18 gegenüber
einem vorgegebenen Meßnullpunkt feststellen kann. Entsprechend dieser Feststellung
erscheint im elektrooptischen Anzeigeorgan 12, das mit dem Richtungsdiskriminator
36 über eine Ausgangsleitung 37 verbunden ist, ein Pluszeichen oder ein Minuszeichen.
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Alle in den Fig. 9 und 10 dargestellten Teile der elektrischen Schaltung
sind im Gehäuse 10 der Schieblehre untergebracht. Gemäß Fig. 10 sind die beiden
Fotodioden 28 und 29 jeweils über eine Verstärkerstufe 38 und 39 mit dem Richtungsdiskriminator
36 verbunden, auf den sie bei- einer Verstellung der Schieblehre die gegeneinander
phasenverschobenen Signale KA und KB liefern. Richtungsdiskriminatoren sind an sich
bekannt. In Fig. 11 sind die Impulsfolgen KA und KB und die daraus gebildeten Zählimpulse
S, und 82 in ihrer Relativstellung beim Verstellen der Schieblehre in der einen
Richtung (»vorwärts«) oder in der anderen Richtung (»rückwärts«) dargestellt. Fig.
10 zeigt den Aufbau des Richtungsdiskriminators 36 aus logischen Schalt-
stufen,
durch deren gegenseitige Verknüpfung auf den Ausgangsleitungen 37, 45 und 46 ein
Richtungsanzeigesignal für das Anzeigeorgan 12 bzw. der Rückwärtszähltakt und der
Vorwärtszähltakt für die aus Fig.9 ersichtlichen Dekadenzählstufen 40, 41, 42, 43
und 44 erhalten werden.
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Dekadenzählstufen sind an sich bekannt, so daß auf eine Einzeldarstellung
dieser Teile verzichtet worden ist. Die dem Richtungsdiskriminator nachgeschalteten
Dekadenzählstufen 40, 41, 42, 43 und 44 haben jeweils drei Eingänge. Auf den einen
Eingang der ersten Dekadenzählstufe wird von der Ausgangsleitung45 des Richtungsdiskriminators
36 der Rückwärtszähltakt gegeben. Ein anderer Eingang der ersten Dekadenzählstufe
erhält über die Ausgangsleitung 46 des Richtungsdiskriminators 36 den Vorwärtszähltakt.
Ein dritter Eingang aller Dekadenzählstufen 40 bis 44 ist über eine gemeinsame Verbindungsleitung
49 mit der Nullpunktschalttaste 14 verbunden. Die Verbindung der Dekadenzählstufen
40 bis 44 miteinander erfolgt über Leitungen 47 und 48, und zwar die Verbindung
der Dekadenzählstufe 40 mit der Dekadenzählstufe 41 über die Leitungen 47t und 482,
die Verbindung der Dekadenzählstufe 41 mit der Dekadenzählstufe 42 über die Leitungen
472 und 482 usw.
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Die elektronische Zähleinrichtung der Schieblehre ist für fünfstellige
Meßwerte ausgelegt. Die fünf Dekadenzählstufen 40 bis 44 sind mit ihren jeweils
vier Binärausgängen 401 bis 404 usw. für die Werte 20, 2', 22 und 23 jeweils mit
einem Binär/Dezimal-Dekoder 50, 51, 52, 53 und 54 bekannter Bauart verbunden, und
an diese Dekoder sind die elektrooptischen Anzeigeorgane 111 bis 115 angeschlossen,
die von sogenannten »Sieben-Segment«-Leuchtdioden gebildet sind. Mit der Schieblehre
kann bis auf l/oo mm genau gemessen werden, so daß die beiden Anzeigeorgane 11,
und 112 die Stellen hinter dem Komma und die anderen drei Anzeigeorgane 113, 114
und 115 die drei Dezimalstellen vor dem Komma eines ermittelten Meßwerts anzeigen.
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Von den vier Ausgängen 401 bis 404 ... 441 bis 444 jeder Dekadenzählstufe
40 bis 44 führt eine Abzweigleitung zu jeweils einer UND-Stufe 55, 56, 57, 58 oder
59. Die Ausgänge dieser UND-Stufen 55 bis 59 sind mit einem weiteren UND-Tor 60
verbunden, von dessen Ausgang eine Rückmeldeleitung 61 zum Richtungsdiskriminator
36 führt.
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Die beiden Lichtstrecken der elektrooptischen Abtasteinrichtung sind
Dauerlichtstrecken, die mit der Betätigung der Schalftaste 13 eingeschaltet werden.
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Sobald der Schieberteil 18 aus seiner normalen Ausgangslage, bei welcher
sein Meßschnabei 20 am Meßschnabel 19 des Schieberteils anliegt, verschoben wird,
werden an den beiden Fotodioden 28 und 29 der Abtasteinrichtung Impulsfolgen erzeugt,
und in der durch die Dekadenzählstufen 40 bis 44 gebildeten elektronischen Zähleinrichtung
wird die Strecke, die der Entfernung zwischen den beiden Meßschnäbeln 19 und 20
entspricht, aufgezählt und durch die elektrooptischen Anzeigegerätell als Endmeßwert
ablesbar angezeigt.
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Der Zählanfang der Zähleinrichtung muß jedoch nicht an der Ausgangsstellung
des Schieberteils 18 mit am festen Meßschnabell9 anliegendem beweglichen Meßschnabel
20 sein. Der Schieberteil mit dem beweglichen Meßschnabel 20 kann auch - insbesondere
mit Hilfe eines Endmaßes - auf einen
bestimmten Sollabstand zwischen
den beiden Meßschnäbeln 19 und 20 eingestellt werden. Diese Schieblehrenstellung
wird der Zähleinrichtung als Nullstellung eingegeben. Dies erfolgt durch Drücken
der Nullstellungstaste 14, die eine Rückstellung aller Dekadenzählstufen 40 bis
44 auf den Wert Null bewirkt. Weitere Verschiebungen des Schieberteils 18 beim Messen
von Gegenständen werden nun als Ab-
weichung von dem vorher eingestellten Sollwert
durch die Anzeigeorgane angezeigt, wobei durch den Richtungsdiskriminator 36 im
Anzeigeorgan 12 auch dargestellt wird, ob die Abweichung negativ oder positiv, ob
also der digital ablesbare Meßwert eine Abweichung über den eingestellten Sollwert
hinaus oder eine Abweichung nach unterhalb des eingestellten Sollwerts darstellt.