DE2352288C2 - Schieblehre mit Digitalanzeigeeinrichtung - Google Patents

Description

wirkt, die mit einer elektronischen Zähleinrichtung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daS der Schieberteil (18) mit einem lichtdurchlässigen Skalenkörper (26) verbunden ist, daß der Schienenteil (17) in eätem Gehäuse (10) verankert ist, in welchem die elektrooptische Abtasteinrichtung angeordnet ist, die zwei, den verschiebbaren Skalenkörper (26) uberdeckeode stationäre Skalen (34, 35) mit gleicher Teilung » wie die Skala (27) des beweglichen Skalenkörpers (26), jedoch unterschiedlicher Relativstellung zur verschiebbaren Skala (27) aufweist, daß zwei Dauerlichtstrecken vorgesehen sind, von denen die eine durch die erste stationäre Skala (34) und die verschiebbare Skala (27) und die zweite durch die zweite stationäre Skala (35) und die verschiebbare Skala (27) hindurch auf jeweils «inen elektrooptischen Wandler (28, 29) führt, und daß die Empfangsimpulse der elektrooptischen Wandler (28, 29) über Verstärker (38, 39) in einen Richtungsdiskritninator (36) und weiter in einen Dekadenzähler (40 bis 44) der Zähleinrichtung gelangen, deren Ausgänge zu elektrooptischen Anzeigeorganen (11) einer Digitalanzeigeeinrichtung führen.

2. Schieblehre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dekadenzählstufen (40 bis 44) mit einem Nullsteilungsschalter verbunden Sind, der als Drucktaste (14) imGehäuse(10)vom Benutzer der Schieblehre willkürlich betätigbar angeordnet ist.

3. Schieblehre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieberteil (18) im Schienenteil (17) über eine Länge gelagert ist, « die einem Mehrfachen der Länge der Meßschnäbel (19, 20) entspricht.

4. Schieblehre nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß

in ihrem Gehäuse (10) für jede Dezimalstelle des Meßbereichs ein elektrooptisches Anzeigeorgan Hi bis II5) eingebaut ist.

5. Schieblehre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein elektrooptisches Anzeigeorgan (12) für das Vorzeichen euer Null-Wertabweichung vorgesehen ist

6. Schieblehre nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) aus wännedämmendem Kunststoff gefertigt ist und Aufnahmeräume für

jSjleu (15) and für die Bauteile der trönlsGheh ^ahleinrieKrang, aufweist
1 Schublehre jtacV mindestens einem der Ansprüche.! bis £,' dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtstrecken der Abtasteiftrichtühg durch eine öffnung (25$ im SchienenteÜ (17) hindurch- * ' en, dessen fneßschoabelfernes Ende (171) dem Gehäuse (10) her ausragt

8. Schieblehre nach mindestens einem der Ansprüche t bis 7, dadurch gkiet, daß die Abtasteinrichtung als elektrooptische Wandler Fotodioden (28, 29) aufweist, die zusammen mit den beiden stationären Skalen (34, 35) in einem gemeinsamen Einsatzteil (32) angeordnet sind.

9. Schieblehre nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung als Lichtgeber Lsuchtdioden (30, 31) aufweist, tue im Gehäuse (10) ortsfest zu den beiden stationären Skalen (34, 35) und den Fotodioden (28, 29) angeordnet sind.

Die Erfindung betrifft eine SchieMchre mit zwei Meßschnäbeln, von denen der eine mit einem Schienentei! und der andere mit eisern auf dem SchienenteQ gelagerten Schieberteil verbunden ist und der Schienenteil oder der Schieberteil mit einer Skala versehen ist, die mit einer zur Skala relativ-verstellbaren elektrooptischen Abtasteinrichtung zusammenwirkt, die mit einer elektronischen Zähleinrichtung verbunden ist.

Übliche Schieblehren weisen auf dem Schienenteil einen Strichmaßstab auf, der mitteis einer am Schieberteil angebrachten Marke oder einem Nonius abgelesen wird. Es ist auch bereits eine Schieblehre bekanntgeworden, auf deren Schieberteil eine Meßuhr befestigt ist, die über ein Zahnritzel in eine am Schienenteil der Schieblehre angeordnete Zahnleiste eingreift und somit eine digitale Anzeige des Meßwerts erlaubt. Diese mechanische Digitalanzeigeeinrichtung hat jedoch den Nachteil, daß die auf dem Schieberteil aufgesetzte Meßuhr die Schiebtehre unhandlich macht und daß der Zahnradantrieb der Meßuhr die Meßgenauigkeit stark beeinträchtigt. Um einen ausreichenden Genauigkeitsgrad zu erzielen, ist bei dieser mechanischen Digitalanzeigeeinrichtung ein sehr großer Aufwand bei der Fertigung und der Montage der Antriebsvorrichtung für die Meßuhr erforderlich.

Es sind auch bereits Schieblehren und andere Längenmeßeinrichtungen mit einer elektrooptischen oder optischen Abtasteinrichtung bekanntgeworden, die zur Erhöhung der Ablesegenauigkeit oder einer digitalen Anzeige des Meßwerts dienen. Bei der Schieblehre dient die elektrooptische Abtasteinrichtung dazu, Meßfehler erster Ordnung, die durch Führungsungenauigkeiten der verschiebbaren Vorrichtungsteile auftreten, zu kompensieren. Der bei dieset Einrichtung betriebene Aufwand an optischen und elektrooptischen Einrichtungsteilen dient also nur dazu, mechanische Mangel der Vorrichtung zu kompensieren.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schieblehre mit digitaler Meßwertanzeige zu schaffen, die als handliches und mechanisch stabiles Gerät mit überdurchschnittlicher Meßgenauigkeit ausgebildet ist und die eine sehr genaue elektrooptisch betriebene Digitalanzeigeeinrichtung mit geringem Raumbedarf und Heistellungsaufwand aufweist. ,4

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Schieblehre der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Schieberteil mit' einem lichtdurchlässigen Skalenkörper verbunden ist, dan der Schienenteil in einem Gehäuse verankert 1st, in welchem die elektrooptische Abtasteinrichtung an-

geordnet ist, die zwei, den verschiebbaren Skalen- F i g. 3 den Schienenteil in Profildarstellung,

körper überdeckende stationäre Skalen mit gleicher Fig.4 eine Einzeldarstellung des Scbieberteils

TeSung wie die Skala des beweglichen Skalenkör- der Schieblehre in Draufsicht,

pers, jedoch onterschiedBcber Relativstellnng zur Fig. S den Schjeberteil in PrefildarsteUung,

verschiebbaren Skala aufweist, daß zwei Dauerlicht- s Fig.6 einen Querschnitt durch die Schieblehre

strecken vorgesehen sind, von denen die äse durch entlang der Linie VI-VI in Fig. 1,

die eiste stationäre Skala und die verschiebbare Fig.7 einen Teillängsschnitt durch die Schieb-

SkaJa und die zweite durch die zweite stationäre lehre entlang der Linie VII-VII in Fig.6, Skala und die verschiebbare Skala hindurch auf Fig.8 eine schematische Übersichtsdarstellung

jeweils einen elektrooptischen Wandler führt, und » der elektrooptischen Abtasteinrichtung,

daß die Eangsimpulse der elektrooptischen Wand- F i g. 9 ein Blocksca&ltdiaguunm der elektrischen

ler über Verstärker in einen Richtungsdiski irainator Zähl- und Anzeigeeinrichtung der Schieblehre,

und wetter in einen Dekadenzähler der Zählein- Fig. 10 ein Schaltbild des elektrischen Richtungs-

richtnag gelangen, deren Ausgänge zu elektroop- diskriminator, welcher der elektrischen Zähl- und

tischen Anzeigeorganen einer DigUalanzeigeeinrich- 13 Anzeigeeinrichtung vorgeschaltet ist,

lung führen. Fig. 11 ein Impulsdiagramm.

Die elektronische Zähleinrichtung und die anderen Aus den Fi g. 1 bis 4 ist der mechanische Grundelektrischen SchaltungsteUe der Schieblehre lassen aufbau der Schieblehre ersichtlich. Sie weist ein sich als gedruckte Schaltungen oder als integrierte längliches Kunststoffgehäuse 10 auf, dessen Quer* Schaltungsbausteine sehr platzsparend ausbilden, » schnitt aus Fig. 6 ersichtlich ist und das sämtliche lind die Energieaufnahme dieser elektrischen Ein- Teile der Schieblehre umschließt Am vorderen Ende richtungen ist so gering, daß sie mit KJeinbatterien, des Gehäuses sind fünf etektrooptische Anzeigeordie sich in einem handlichen Apparategehäuse ohne gane Uj bis H₅ für die digitale Meßwertanzeige anSchwierigkeiten unterbringen lassen, über längere geordnet Ein weiteres elektrooptisches Anzeigeor-Zeit betrieben werden können. Die Ausbildung und »5 gan 12, das den anderen Anzeigeorganen 11 vorge-Anordnung der elektrooptischen und elektronischen setzt ist dient zur Richtungsanzeige bei einer digi-Einrichttmgen gemäß der Erfindung ergibt somit talen Messung einer Sollwertabweichung; gibt also eine Schieblehre, die ein handliches Arbeitsgerät an, ob eine positive oder negative Sollwertabwcidarstellt Diese auf Handlichkeit und Meßgenauigkeit chung auftritt. Als Anzeigeorgane können sogenannte der Schieblehre gerichteten Vorteile werden beim 30 »Sieben-Segmentc-Anzeigeorgane Verwendung fin-Anmeldungsgegenstand vom mechanischen Aufbau den. Unterhalb der Anzeigeorgane 11 und 12 sind her noch dadurch unterstützt daß der Sciäeberteil zwei ScH alttasten 13 und 14 angeordnet von denen im Schienenteil vorteilhafterweise über eine Länge die Schalttaste 13 ein Einschalter ist und die Schaltgelagert sein kann, die einem Mehrfachen der Länge taste 14 zur Nullpunkteinstellung der elektrischen der Meßschnäbel entspricht was eine einwandfreie 35 Zähleinrichtung dient wie noch im einzelnen erkippsichere Führung der verschiebbaren Teile ge- läutert wird. Im hinteren Endabschnitt des Gehäuses währleistet. Das Gehäuse der Schieblehre wird 10 sind auswechselbare Batteriezellen 15 angeordnet zweckmäßig aus einem schlecht wärmeleitenden und die in F i g. 1 mit gestrichelten Linien angedeutet leichten Kunststoffmaterial hergestellt. Die elektro- sind und deren Aufnahmekammer nach Abnahme optische Abtasteinrichtung und die elektronische 4« eines Schiebedeckels 16 zugänglich ist
richtungsempfindliche Zähleinrichtung sind geschützt Innerhalb des Gehäuses 10 sind auch der Schieim Innern des Gehäuses angeordnet. nenteil 17 und der Schieberteil 18 untergebracht die

Ein weiterer Vorteil, der die Anwendungsmöglich- jeweils einen vorderen Meßschnabel 19 und 20 sokeiten der Schieblehre erhöht kann dadurch erzielt wie einen hinteren Meßschnabel 21 und 22 aufwerden, daß die Dekadenzählstufen mit einem Null- 45 weisen, wie sie von Schieblehren her allgemein Stellungsschalter verbunden sind, der als Drucktaste bekannt sind. Die Meßschnäbel 19 bis 22 des im Gehäuse vom Benutzer der Schieblehre Willkür- Schienenteils 17 und Schieberteils 18 ragen durch in lieh betätigbar angeordnet ist und der nach der Ein- der Zeichnung nicht näher bezeichnete Längsschlitz« stellung der Schieblehre auf einen bestimmten Soll- aus dem Gehäuse 10 der Schieblehre heraus. Dies wert eine Verschiebung des AnzeigenuIIpunkts auf 5« gilt auch für das meßschnabelferne Ende 171 des diesen Sollwert gestattet so daß an der Digitalen- Schienerateils 17 und für eine Tiefenmeßzunge 23 Zeigeeinrichtung bei den Meßvorgängen die jeweiligen und ein Griffteil 181, die am Schieberteil 18 be· Sollwertabweichungen an den elektrooptischen An- festigt sind.

zeigeorganen der Digitalanzeigeeinrichtung abge- Wie die Einzeldarstellung des Schienenteils 17 in

lesen werden können, und zwar durch ein zusatz- 55 den Fig.2 und 3 erkennen läßt, ist der Schienen·

liches elektrooptisches Anzeigeorgan, gekennzeichnet teil 17 so geformt, daß er eine Führungsnut 24 füi

ab positive oder negative Abweichung. Zweckmäßig den Schieberteil 18 bildet. Der Schienenteil 17 isi

ist für jede Dezimalstelle des Meßbereichs ein elek- in seinein Mittelbereich am Boden der Führungsnut

trooptisches Anzeigeorgan in das Gehäuse der 24 zu einem länglichen Fenster 25 durchbrochen

Schieblehre eingebaut. 60 dessen Bedeutung in Verbindung mit der elektra Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich optischen Abtasteinrichtung noch erläutert wird,

aus der nachfolgenden Beschreibung;in Verbindung Wie aus Fig.4 ersichtlich ist, ist der Schiebertei

tit der Zeichhutig, auf' der eiii Ausführungsbeispiel 18 wesentlich länger als der Schieberteil herkömm

ner erfiftdüngsgfemMß ausgebildeten Schieblehre licher St:hieblehren und über seine volle Länge in

äafgesteilt ist. Es,lfei$ 65 Schienenteil 17 geführt. Diese Länge ist ein Mehr

F ig! eine GesäMtansiCht der Schieblehre, faches der Länge des Meßschnabels 20. In dei Fig.2 eine Einzeldarstellung des Schienenteils Schiebekeil ist ein Skalenkörper26 aus Glas ein

d't Schieblehre in Draufsicht, gesetzt, auf welchem eine Längenmaßskala 27 mi

lichtundjl
im Berei-

[in'Skalenstrichen ~ aufgezeichnet „.. 84siS*Burchbrochien,< so daß ä1enfa>rßers28 Licht* äurch 'den'. iit>fö kÄ

. Im Bereich - des Si -SehiehentellsliZ'

stufen, ^Jdurch ^deren gegenseitige Verknüpfungl auf den-^üsigahgsleitungen^^ilSlund^^ijlr'BiicHtu^gSrr anzeigesignal :fü&t:4ass* Xnzeigeofgan$^;2 bzwyjyier * Rück^aft§zähllaUt;*iihd.-.S$x atorÄszahlfckt für die laüs :E-iig<S^cnit:liilichen Dekäde'nkählstufen 40,^ 41, 42, < 43* üri'd 4it«^nh'aU'eh^erden.Wi, < <^! ^Oelca'denlähisttt'fen^ihd^än^siMbjik'annt, so daß, auf eire^O^ldaretfellüngMie^i-feile iveralchte'K worden isVÖie^derhi 'RKOÄgsdiskrintinä'tor nach'-'

28 und 29 auf, die mit auf der anderen Seite des Fensters 25 angeordneten Leuchtdioden 30 und 31 zusammenwirken (Fig. 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. Auf dem stationären Skalenkörper 33 sind gemäß a° 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 de-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 Richtungsdiskriminator36 (Fig. 10) der elektronischen Schaltung die Bewegungsrichtung des Schieberteils 18 gegenüber einem vorgegebenen Meßnullpunkt feststellen kann. Entsprechend dieser Feststellung erscheint im elektrooptischen Anzeige-12, das mit dem Richtuagsdiskritninator 36 Aasgangset 37 rbunn ist, ein

Pluszeichen oder era Minzcn.

Ale in den Fig.9 end 10 dargestellten Teile der aiu Schaltung and im Gehäuse 10 der SS Schrebteare aafergebracht. Gemäß Fig. 10 sind (Se beiden Fotodioden 28 und 29 jeweils über eine Verst3rkerstafe38 und 39 mit de» Richtongsdiskriminafor 36 eteu, aaf den sie bei einer Verstellung der SdeteBB die gegeaemander phasenverschobeoen Signale K/! and KB tiefem. Richtungsdhkriral· aatorea sind as sieb bekäme Ia Fig. 11 smd die 1KA and KB rad die daraas gebildeten

end Sj in ihrer Retetivstelluag beim gang der ersten Dekadenzähistufe wird von der Ausgangsleitung 45 des Richtungsdiskriminators 36 der RUckwärtszähltakt gegeben. Ein anderer Eingang der ersten Dekadenzählslufe erhält über die Ausgangsleitung 46 des Richtungsdiskriminators 36 den Vorwärtszähltakt. Ein dritter Eingang aller Dekadenzählstufen 40 bis 44 ist über eine gemeinsame Verbindungsleitung 49 nnit der Nullpunktschalttaste 14 verbunden. Die Verbindung der Dekadenzählstufen 40 bis 44 miteinander erfolgt über Leitungen 47 und 48, und zwar die Verbindung der Dekadenzähistufe

40 mit der Dekadenzähistufe 41 über die Leitungen 47^l und 48*, die Verbindung der Dekadenzähistufe

41 mit der Dekadenzähistufe 42 über die Leitungen 47« und 48* usw.

Die elektronische Zähleinrichtung der Schieblehre ist für fünfstellige Meßwerte ausgelegt Die fünf Dekadenzählstufen 40 bis 44 sind mit ihren jeweils vier Binärausgängen 40_t bis 4O₄ usw. für die Werte 2°, 2¹, 2* und 2* jeweils mit eimern Binär/Dezimal-Dekoder 50, 51, 52, S3 und 54 bekannter Bauart verbunden, und an diese Dekoder sind die elektrooptischen Anzeigeorgane Hi bis ll_t; angeschlossen, die von sogenannten »Sieben-SeginenU-Leuchtdioden gebildet sind. Mit der Schieblehre kann bis auf Vioo mm genau gemessen werden, so daß die beiden Anzeigeorgane 11, und U, die Stellen hinter dem Komma und die anderen drei Anzeigeorgane H₅. H₄ und Ils die drei Dezimalstellen vor dem Komma eines ermittelten Meßwerts anzeigen.

Von den vier Ausgängen 40_t bis 4O₄ ... 44t bis 44₄ jeder Dekadenzähistufe 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.

Die beiden Lichtstrecken der elektrooptischen Abtasteinrichtung sind Dauerlichtstrecken, die mit der Betätigung der Schalttaste 13 eingeschaltet werden. Sobald der Schieberteil 18 aas seiner Aasgangslage, bei welcher sein Meßschnabel 20 am Mefischnsbdl9 des Schieberteils ~ wird, werden an den beide» FcitotSodea 28 und 29 der AbtasleBBrichtBg Itopaisfolgen erzeug, and ie der durch die Deka<fenzäfetstHfen 40 Iris 44 gebÜdetea elektronischen Zcb win! die Strecke, die der Entfernung zwischen des beiden Meflsctmäfeetn 19 and 20 entspricht, aafgezäUl und durch die elektrooptischen Aneeger 11 als e ab-

tr ,.ι η - j., fiiii t»ι * * ■ 2m ,1,., -»-

versteHen eer auuieunrae et eer einen
(»vorwärts«) oder te der anderen Richtung («rückwärts«) dargesteSL Fig. 10 zeigt den Aufbaa des ,36 aas togisct.cn Schah-Der ZäfaJanfang der ZäWeauTCfatoag tanü jedoch nicht m der Aasgaagsstdltng des Sdrieberteis 18 mit am festen Mefisdmabel 19 u beweglichen Meßscboabd 20 sem. Der SeBU mit dem bewegliche« MeBsctmabet !SO kaaa sech — insbesondere not HiHe eaes Eedknafies — nf emen

bestimmten Sollabstand zwischen den beiden Meßschnäbeln 19 \ind 2Ö eingestellt werden. Diese Schieblehrenstellung wird der Zähleinrichtung als Nullstellung eingegeben. Dies erfolgt durch Drücken der NuHstellungstaste 14, die eine Rückstellung aller Dekadenzahlstufen 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 Anzeigeorgän 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.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. %MfMfliwff mit zwei Meßscbnäbeln, von denen der eine mit einem SctnenQ und der

ten Scbieberteü verbimdcn ist und der Schienenteil oder der Schieberteil mit einer Skala versehen ist, die mit einer zur Skala relativ-verstellbaren

to