DE2429213A1

DE2429213A1 - Messvorrichtung fuer incrementale messungen

Info

Publication number: DE2429213A1
Application number: DE2429213A
Authority: DE
Inventors: Georg Hirmann; Werner Howald
Original assignee: POLYPRODUKTE AG
Current assignee: POLYPRODUKTE AG
Priority date: 1973-07-23
Filing date: 1974-06-18
Publication date: 1975-02-13
Also published as: DE7420773U; CH559893A5

Description

Messvorrichtung für incrementale Messungen Die Erfindung betrifft cine Messvcrrichtunq für incrementals Messungen. Sie ist gekennzeichnet durch einen Messwertgeber, dessen Abtastst½'ft über ein Reibgetriebe eine Rasterscheibe antreibt, deren Raster abgetastet und in wegproportionale Impulse werden, die umgewandel#eine Anzeigeeinrichtung betätigen, Bei einem Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung setzt der Abtaststift des Messwertgebers seine Längsbewegung über ein Reibgetriebe in ein Drehbewegung bei hoher Uebersetzung um.
Das Reibgetriebe kann eine Walze von sehr kleinem Durchmesser enthalten, die quer zum Abtaststift des Messwertgebers gelagert ist und mit diesem in direkter Esrührung steht.
Der Abtaststifi wird zweckmässig durch einen schwenkbar gelagerten Andruckbügel gehalten, der in gegn.nüberliegenden Armen gelagerte alzen unter ständigem Druck gegen den Abtaststift presst Mit der einen Salze kann die Rasterscheibe fest verbunden sein.
Die Rasterscheibe ist beispielsweise mit einem optischen Raster versehen, das von einer Doppellichtschrenke abgetastet wird.
Es können zwei Reihen gegeneinander versetzte Lichtraster auf der Rasterscheibe angebracht sein.
Zweckmässig werden zur optischen Abtastung der Rasterscheibe Fotoelemente z.B. Fotodioden verwendet.
Die Doppellichtschranke kann eine Lichtquelle und zwei je einer Rasterreihe zugeordnete Fotodioden aufweisen.
Die Vorrichtung lässt sich in der Weise verwirklichen, dass die von den Fotodioden ausgehenuen wegproportionalen Impulse einen Signalformer und einen Verstärker für eine Schrittmotorsteuerung durchlaufen und einen Schrittmotor entsprechend der Anzahl Impulse betätigen.
Als Anzeigeeinrichtung ist beispielsweise ein endloses Band vorgesehen, das von einem Schrittmotor angetrieben wird.
Das endlose Band kann mit einer Marke versehen sein, die den Messert an einer feststehendenl.5kala anzeigt.
In der Vorrichtung wird mit Vorteil von einer RL'ckstellung Gebra-ch gemacht, die nach jeder Messung den Abtaststift und das endlose Band in die Ausgangsstellung zurückbringt.
Zur Reckstellung des Ahtaststiftes kann dieser von einer Feder bewegt werden, bis sein Bund an dem Haltekörper anliegt.
Zur Rückstellung des endlosen Bandes wird beispielsweise ein Frequenzgenerator verwendet, der Impulse an den Schrittmotor gibt, wodurch das endlose Band solange bewegt wird, bis die Marke dEe endlosen Bandes in eine Lichtschranke eintritt und damit den Motor und das Band stillsetzt.
Die Vorrichtung kann zur Längen- oder Dickenmessung von Objekten verwendet werden, wobei das Objekt auf eine feste Unterlage gebracht und inn dem Abtaststift eines ri1esswertgebers abgetastet wird.
Unter Verwendung eines Messkopfes lassen sich auch Winkelneigungen messen, zu welchem Zweck der Messkopf einen Bezugspunkt in Gestalt eines festEn Stiftes und einen Messwertgeber mit einem verschiebbaren Stift aufweist, Besonders vorteilhaft kann die Vorrichtung zur Messung der Radneigungen der Räder eines Fahrzeuges dienen, wobei ein Messkopf mit je einem vertikal und einem horizontal zu einem Bezugspunkt angeordneten Messwertgeber Verwendung findet.
In der Zeichnung sindAusführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Fig.l einen Messwertgeber der Messvorrichtung in SEitenansicht und teilweisem Schnitt, Fig.2 eine schematische Darstellung aller zur Vorrichtung gehörenden Teile, Fig.3 die Anzeigeeinrichtung der Fig.2 in Draufsicht, Fig.4 die Anwendung der Vorrichtung auf ein Dickenmessgerät, Fig.5 einen Messkopf mit zwei Messwertgebern in perspektivischer Darstellung.
Der Messwertgeber 1 nach Fig.l besitzt einen Abtaststift 2, der in einem Haltekörper 3 lGngsverschiebbar gelagert ist. Mit einem 3und 4 liegt der Abtaststift 2 am Haltekörper 3 an und wird in dieser Lage durch eine Druckfeder 5 gehalten. Hierdurch ist die mit a bezeichnete Ausgangsstellung der Spitze des-Abtaststiftes 2 bestimmt. Bei einer Messung wird der Abtaststift 2 entgegen dem Druck der Feder 5 beispielsweise in die mit b bezeichnete Position verschoben.
Innerhalb des Haltekörpers 3 befindet-sich ein Andruckbügel 6, der schwenkbar im Drehpunkt 7 gelagert ist und der in seinen untEr Vorspannung stehenden Armen 8,9 kugelgelagerte Walzen 10,11 aufnimmt. Die Walzen 10,11 sind quer zum Abtaststift 2 angeordnet und stehen mit diesem in Reibungsschluss. Die Walze 10 trägt eine Rasterscheibe 12, die bei jeder Drehung der Walze mitbewegt wird.
Eino Vcrschiobüng des Abtaststiftes 2 hat daher eine Drehung der Walze 10 zur Folge. Da der Durchmesser der Walze sehr klein ist, so ergibt sich eine grosse Uebersetzung des Getriebes. Jede kleine Verschiebung des Abtaststiftes ergibt eine grossen Drehwinkel der Walze, Dementsprechend ist die Genauigkeit der Messung sehr gross. Die Walze 11 nimmt den Gegendruck auf und verhindert eine Uebertragung von Druckkräften des Andruckbügels 6 auf die Lagerstellen des Abtaststiftes 2.
In der Fig.2 sind die einzelnen Teile der Messvorrichtung dargestellt, wobei der Messwertgeber ; gegenüber der Fig,l um 900 gedreht wurde. Die mit zwei konzentrischen Reihen Lichtmarken versehene Rasterscheibe 12 wird von einer Doppellichtschranke 16 mit einer Lichtquelle 13 und zwei Fotodioden 14,15 abgetastet. Bei einer Drehung der Rasterscheibe 12 fällt der Lichtstrahl der Lichtquelle 13 durch die Lichtmarken periodisch auf die Fotodioder 14,15, welche elektrische Impulse auslösen, die anschliessend eine elektronische Schaltung durchlufen. Die beiden Lichtmarkenreihen sind gegeneinander versetzt und arbeiten je auf eine Diode, sodass entsprechend der Drehrichtung der Rasterscheibe 12 die Impulse positiv oder negativ gezählt werden.
Die elektronische Schaltung enthält einen Impulsformer 17 , der die Impulse für die weitere Verwendung umformt. Dann werden die Impulse über einen geschlossenen Schalter 18 auf einen Verst2rker 19 gegeben, -der einen Schrittmotor 20 entsprechend den ein gehenden Impulsen steuert. Bei jedem Impuls wird der Schrittmotor 20 um eine kleine Drehung bewegt und zwar bei einem positiven Impuls in der einen Drehrichtung und bei einem negativen Impuls in der entgegengesetzten Drehrichtung.
n/ Der Schrittmotor 20 ist zusammen mit der AnzeigeeiRichtunq an einer Trägerplatte 21 angeordnet. Auf der Welle des Schrittmotors 20 sitzt eine Scheibe 22. Ueber diese Scheibe und eine freiurehende Scheibe 23 ist ein endloses Band 24 gelegt, das eine hnzeigemerke 25 tragt. Die Bewegung des Schrittmotors 20 wird somit auf das Band 24 übertragen, dessen Anzeigemarke 25 den Messwert an einer feststehenden Skala 26 anzeigt.
Nach jeder Messung erfolgt eine Rückstellung des Abtaststiftes und der Skalenanzeioe in die Ausgangslage. Dies geschieht beim Abtaststift 2 dadurch, dass eine Feder 5 auf den Stift einwirkt, bis des-sen Bund 4 am Haltekörper 3 anliegt und die Spitze des Stiftes die Position 2 íFig.l) einnimmt. Gleichzeitig fJird der Schalter 18 in di-e gestrichelt angedeutete Lago umgeschaltet, wodurch der Frequenzgenerator 27 Impulse an den Schrittmotor 20 abgibt. Der Schrittmotor 20 bewegt nun das Band 24 solange, bis die Anzeigemarke 25, die als Lichtmarke dient, in eine Lichtschranke 28 eintritt. Diese legt den Schalter 18 um und setzt dadurch das Band 24 in der Ausgangslage' still. Auf diese eise können keine Fenlmessungerl infolge Schlupf des Bandes 2A durch Addition der Fehler bei wiederholten EinzelmesJungen auftreten.
Die Anwendung der Messvorrichtung auf ein Dickenmessgerät 30 zeigt Fig.4. In das Gehäuse 29 sind alle Teile der Vorrichtung eingebaut, Zur Messung wird das Messobjekt auf den Messtisch 29a gelegt und der Abtaststift 2 des Messwertgebers mit dem Objekt in Berührung gebracht. Der Messwert kann an der Skala 31 abgelesen werden Eine weitere Anwendung der Messvorrichtung ist in Fig.5 dargestellt. Es handelt sich hierbei um eine Fahrwerkgeometrie-Messanordnung zur Messung de Radneigungen eines Fahrzeuges, die als Vorspur-, Sturz- und Einschlagwinkel der Fahrzeugräder bekannt sind. Zu diesem Zeck ilerden die Fahrzeugräder mit Messscheiben versehen, deren ebene Frontflächen nach der geometrischen Ebene der Räder ausgerichtet'sind und die eine genaue Anlage der Abtaststifte erlauben.
Zur Messung der Winkelneigungen wird ein Messkopf 32 verkJendet, der als Basis-Abtastbezugspunkt einen festen Mess-Stift 33 und zwei Messwertgebei 34 und 36 aufweist. Der Messwertgeber 34 ist vertikal zum Bezugspunkt angeordnet und mit einem Abtaststift 35 versehen. Mit dem Messwertgeber 34 können Winkel in einer vertikalen Ebene gemessen werden. Die Messung erfolgt von einer vertikalen Linie n aus, die durch die Spitze des festen Stiftes 33 gelegt ist. Bei der in Fig.5 gezeigten Stellung des Abtaststiftes 35 ergibt sich ein Winkel 6 unc' zwar in positi^Jer Richtung mit Bezug auf die Linie n. Liegt der Winkel hinter der Linie n, so erhält er ein negatives Vorzeichen. Dieser dinkel wird bei Fahrzeugrädern als Sturz bezeichnet. Der winkel wird eus der tangentialen '.*linkelfunktion gewonnen, welche sich aus der Verschiebung des Abtaststiftes 55 ergibt.
Der Messwertgeber 36 ist horizontal zum festen Stift 33 angeordnet und mit einem Abtaststift 37 versehen. Mit dem Messwergeber 36 können Winkel in einer horizontalen Eben gemessen erden, die ein positives oder negatives Vorzeichen entsprechend ihrer Lage vor oder hinter der horizontalen, durch die Spitze des festen Stiftes 33gelegten, Bezugslinie m erhalten. Bei der in dEr Fig.5 darsestellten-Verschiebung des Abtaststiftes 37 ergibt sich ein Winkel +/3 , der bei Fahrzeugrädern als Vorspur bezeichnet wird.
Der weitere Vorgang verläuft wie in Fig.2 angegeben durch Umwandlung der mittels der Abtaststifte gemessenen Wegstrecken in wegproportio-nale Impulse, die einen Schrittmotor betätigen, wobei das Messergebnis an einer Skala angezeigt wird.

Claims

Ansprüche:

Messvorrichtung für incrementale Messungen, gekennzeichnet durch einen Messwertgeber, dessen Abtaststift über ein Reibgetriebe eine Rasterscheibe antreibt, deren Raster abgetastet und in wegproportionale Impulse umgewandelt werden, die eine Anzeigeeinrichtung betätigen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtaststift des Messwertgebers seine Längsbewegung über ein Reibgetriebe in eine Drehbewegung bei hoher Uebersetzung umwandelt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibyetriebe eine Walze von sehr kleinem Durchmesser besitzt, die quer zum Abtaststift des Messwertgebers gelagert ist und mit diesem in direkter Berührung steht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtaststift durch einen schwenkbar gelegerten Andruckbügel gehalten ist, der in gegenüberliegenden Armen gelagerte Walzen unter ständigem Druck gegen den Abtaststift presst.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rasterscheibemit der einen Walze fesi verbunden ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rasterscheibe mit einem optischen Raster versehen ist und die Abtastung mittels einer Doppellichtschranke erfolgt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rasterscheibe zwei Reihen gegeneinander versetzte optische Raster aufweist.
1% r, f , 1' 1 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur optischen Abtastung der Rasterscheibe Fotoelemente z.B. Fotodioden dienen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die D.oppellichtschranke eine Lichtquell-e und zwei je einer Rasterreihe zugeordnete Fotodioden besitzt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die -von den Fotodioden ausgehenden wegproportionalen Impulse einen Signalformer und einen Verstärker für eine Schrittmotorsteuerung durchlaufen und einen Schrittmotor entsprechend der Anzahl de-r Impulse betätigen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigevorrichtung ein endloses Band besitzt, das von einem Schrittmotor angetrieben wird.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das endlose Band mit einer Marke versehen ist, die den Messwert an einer feststehenden Skala anzeigt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass na-ch jeder Messung eine Rückstellung des Abtaststiftes und des endlosen Bandes in die Ausgangsstellung erfolgt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtaststift von einer Feder bewegt wird, bis sein-Bund an dem Haltekörper anlieg-t.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur Rückstellung des endlosen Bandes ein Frequenzgenerator Impulse an den Schrittmotor gibt, der das endlose Band solange bewegt, bis dessen Marke in eine Lichts@@@@@@@ @@@@@@@
16. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Längen- oder Dickenmessung von Objekten, die auf eine feststehende Unterlage aufgebracht und mittels des Abtaststiftes eines Messwertgebers gemessen werden.
17. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung von Winkelneigungen ein Messkopf vorgesehen ist, der einen festen Stift und einen Messwertgeber mit einem verschiebbaren Abtaststift aufweist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Messkopf mit je einem vertikal und einem horizontal zu einem festen Bezugspunkt angeordneten Messwertgeber, der die zweidimensionale Messung von Winkeln, insbesondere der Radneigungen von Fahrzeugrädern ermöglicht.

L e e r s e i t e