DE2438146A1 - BENDING AND TENSION INDEPENDENT SUB CIRCLE - Google Patents
BENDING AND TENSION INDEPENDENT SUB CIRCLEInfo
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Description
Den 13. 11. 1973November 13, 1973
Biege- und verspannungsunabhängiger TeilkreisBending and tension-independent pitch circle
Die Erfindung betrifft einen biege- und verspannungsunabhängigen Teilkreis, vorzugsweise aus Glas, mit auf der Oberfläche desselben angeordneten Teilung, .insbesondere für Präzisionsmeßgeräte.The invention relates to a bending and tension-independent Partial circle, preferably made of glass, with graduation arranged on the surface thereof, in particular for precision measuring devices.
In der Praxis werden Strichmaßstäbe durch Anbringen der Teilung in der neutralen Faser des 'Teilungsträgers invariant gegen Verbiegungen gemacht. Dazu gibt man dem Teilungsträger die verschiedensten Querschnittsprofile. So sind auch Glasmaßstäbe mit außerhalb der neutralen Faser angebrachter Teilung bekannt, bei welchen durch ein entsprechendes Querschnittsprofil des Teiiungsträgers seine neutrale Paser in einer Höhe liegt, in der die bei einer Verbiegung hervorgerufene Lageänderung der Teilstriche durch virtuelle Versetzung derselben bei ihrer Betrachtung durch den Teilungskörper hindurch kompensiert wird.In practice, line rulers are made by attaching the graduation in the neutral fiber of the 'graduation support made invariant to bending. For this purpose, the graduation carrier is given a wide variety of cross-sectional profiles. Thus, glass scales with a graduation attached outside of the neutral fiber are also known, in which due to a corresponding cross-sectional profile of the dividing carrier, its neutral Paser is at a height in which the change in position of the graduation lines caused by a deflection by virtual displacement of the same during their Viewing is compensated through the dividing body.
Bei kreis- oder kreisringförmigen Teilungsträgern, wie Teilkreisen, treten neben Verformungen aus der Ebene des Teilkreises heraus, also Verbiegungen, auch solche auf, die durch in der Teilkreisebene wirkende■Kräfte hervorgerufen werden. Es sind dieses die Präzision der Teilung vor allem bei montierten Teilkreisen sehr herabsetzenden sogenannten elliptischen Verformungen, Die durch dieIn the case of circular or ring-shaped graduation carriers, such as pitch circles, deformations occur in addition to out of plane of the pitch circle out, i.e. bends, also those on, caused by forces acting in the plane of the pitch circle will. It is these that greatly reduce the precision of the division, especially in the case of mounted pitch circles so-called elliptical deformations, which are caused by the
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elliptischen Verformungen des Teilkreises hervorgerufenen sekundären Teilungsfehler sind auch nicht durch optische Kompensationsmaßnahmen, wie z· B. durch diametrale Doppelablesung, zu eliminieren· Diese elliptischen Verformungen sind bei den bekannten Teilkreismontierungen, bei welchen der Teilkreis auf einem Tragkörper durch Klammern elastisch oder durch Klebestellen fest angeordnet ist, nicht zu beseitigen, da von diesen Befestigungsstellen aus auch radial wirkende Kräfte an dem Teilkreis angreifen.Secondary pitch errors caused by elliptical deformations of the pitch circle are also not due to optical ones Compensation measures, such as · by diametrical double reading, to eliminate · This elliptical Deformations are in the known pitch circle mounts, in which the pitch circle on a support body is arranged elastically by clamps or fixed by gluing points, cannot be eliminated because of these fastening points also attack radially acting forces on the pitch circle.
Es ist deshalb Zweck der Erfindung, diese Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und durch entsprechende Ausnutzung der Verspannungseffekte das Entstehen von sekundären Teilungsfehlern an Teilkreisen zu verhindern·It is therefore the purpose of the invention to eliminate these disadvantages of the prior art and through Corresponding utilization of the tension effects the occurrence of secondary pitch errors on pitch circles to prevent·
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen biege- und verspannungsunabhängigen Teilkreis zu schaffen,· bei welchem durch eine bestimmte Dimensionierung des Teilkreises und Anbringung der Teilung auf demselben eine weitestgehende Kompensation der durch elliptfcche Verformungen und Verbiegungen verursachten Teilungsfehler erfolgt·The invention is based on the object of creating a pitch circle that is independent of bending and tension, in which a certain dimensioning of the pitch circle and the attachment of the division to the pitch circle compensate as far as possible for the pitch errors caused by elliptical deformations and bending.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einem biege- und verspannungsunabhängigen Teilkreis dadurch gelöst, daß die Teilung in einem solchen Abstand r™ von derAccording to the invention, the object is achieved in a bending and tension-independent pitch circle in that that the division at such a distance r ™ from the
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Mittelachse des Teilkreises angeordnet ist, daß die durch elliptische Verspannung des Teilkreises auftretenden Querverschiebungs- und Drehungseffekte der Teilkreisquerschnitte in ihrer Fehlerwirkung auf die Teilung weitestgehend kompensiert sind und daß der'Teilkreisquerschnitt in Abhängigkeit von dem Brechwert des Teilkreiswerkstoffes eine solche Form besitzt, daß bei Durchsichtbetrachtung die wirksame virtuelle Teilungsebene in der Ebene der neutralen Faser N des Teilkreises liegt. Dabei ist die Teilung in einem AbstandCenter axis of the pitch circle is arranged that the occurring due to elliptical bracing of the pitch circle Transverse displacement and rotation effects of the pitch circle cross-sections in their error effect on the division are largely compensated and that the 'pitch circle cross-section depending on the refractive index of the pitch circle material has such a shape that when viewed through the lens the effective virtual division plane in the plane of the neutral fiber N of the pitch circle lies. The division is at a distance
ra + ri r a + r i
rT £& 1,52 · —=— von der Mittelachse des Teilkreises angeordnet, wobei r und r. der Außen- und Innen-r T £ & 1.52 · - = - arranged from the center axis of the pitch circle, where r and r. the exterior and interior
el Xel X
radius des Teilkreises sind.radius of the pitch circle.
Um zu erreichen, daß die wirksame virtuelle Teilungsebene bei Durchsichtbetrachtung in der Ebene der neutralen Faser des Teilkreises liegt, ist es vorteilhaft, daß der Teilkreis einen trapezförmigen oder einen aus zwei ungleich großen Rechteren zusammengesetzten Querschnitt besteht, wobei das Breitenverhältnis der parallelen Seiten der Querschnittsfläche an der' oberen und unteren Fläche des Teilkreises so bemessen ist, daß der Abstand e der Ebene der neutralen Faser von der'die Teilung tragenden Fläche des Teilkreises gleich η - 1 . b ist, worin η der Brechwert des Teilkreis-In order to ensure that the effective virtual dividing plane lies in the plane of the neutral fiber of the partial circle when looking through it, it is advantageous that the partial circle consists of a trapezoidal cross-section or a cross-section composed of two differently sized right sides, with the width ratio of the parallel sides of the cross-sectional area of the 'upper and lower surface of the pitch circle is dimensioned so that the distance e of the plane of the neutral fiber from the surface of the pitch circle bearing the division is η - 1 . b, where η is the refractive index of the pitch circle
n
Werkstoffes und b die Dicke des Teilkreises sind.n
Material and b is the thickness of the pitch circle.
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Eine "besonders vorteilhafte Ausführung des Teilkreises ergibt sich, wenn dieser einen rechteckigen Querschnitt und einen Brechwert η von angenähert zwei besitzt.A "particularly advantageous version of the pitch circle results when it has a rectangular cross-section and a refractive index η of approximately two.
Durch diese biege- und verspannungsunempfindliche Ausführung des Glasteilkreises werden neben Biegeeffekten vor allem die Querverschiebungs- und Drehungseffekte der Teilkreisquerschnitte bei der elliptischen Verformung hinsichtlich Teilungsfehlereinfluß weitestgehend kompensiert. Damit wird erstmalig ein unter technischen Gebrauchsbedingungen,allen meßtechnischen Grundsätzen genügender Teilkreis höchster Genauigkeit geschaffen. Ein weiterer Vorteil ergibt sich bei Anwendung des Teilkreises in Meßgeräten. Aufwendige, die Verspannungen auch nur unvollkommen beseitigende Teilkreisfassungen und -befestigungen werden nicht mehr benötigt.As a result of this design of the partial glass circle, which is insensitive to bending and tension, there are also bending effects especially the transverse displacement and rotation effects the pitch circle cross-sections in the case of elliptical deformation as far as possible with regard to the influence of pitch errors compensated. This is the first time that a technical application is based on all principles of measurement technology Sufficient pitch circle of highest accuracy created. Another advantage arises when using the pitch circle in measuring devices. Elaborate partial circle versions that also only incompletely eliminate the tension and fastenings are no longer required.
Die Erfindung soll nachstehend an Ausführungsbeispielen erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:The invention is to be explained below using exemplary embodiments. In the accompanying drawing show:
Fig. 1 schematisch die Verformungsverhältnisse an einem Teilkreis,1 schematically shows the deformation conditions on a pitch circle,
Fig. 2 einen Glasteilkreis in Draufsicht,2 shows a partial glass circle in plan view,
Fig. 3 einen Glasteilkreis im Schnitt mit rechteckigem Querschnitt,3 shows a partial glass circle in section with a rectangular Cross-section,
Fig. 4 einen Glasteilkreis mit trapezförmigem Querschnitt und4 shows a partial glass circle with a trapezoidal cross section and
Fig. 5 einen Glasteilkreis mit einem aus mehreren Rechtecken zusammengesetzten Querschnitt.5 shows a partial glass circle with a cross section composed of several rectangles.
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Anhand der Fig. 1 werden die bei der elliptischen Verformung eines Teilkreises durch angreifende Kräfte F und -F auftretenden Verhältnisse veranschaulicht. Der Einfachheit halber ist in dieser Figur nur die neutrale Faser N des Teilkreises dargestellt, die unter der Wirkung der Kräfte F und -F eine elliptische Gestalt annimmt. So verschieben sich bei der Verformung die Punkte P. der Teilung auf dem undeformierten Teilkreis um den Verschiebungsbetrag V. an die Stelle der Punkte P1. auf dem deformierten Teilkreis· Querschnitte des Teilkreises erfahren bei der Verformung Tangentialverschiebungen V , Radialverschiebungen V , und es erfolgt zusätzlich noch eine Drehung der Querschnitte um Winkel ^ . · Die genannten sekundären Teilungsfehl'er werden durch die Tangentialverschiebungen V und die Drehung der Querschnitte um die Winkel^f. verursacht. Beide Effekte können sich in ihrer Wirkung auf die Teilung 2 des Teilkreises 1 verstärken oder, abschwächen, je nach dem gewählten Abstand r„ der Teilung von der Mittelachse des Teilkreises 1. Wie aus der Fig. 1 ferner ersichtlich, existiertenWith reference to Fig. 1, the relationships occurring during the elliptical deformation of a pitch circle by acting forces F and -F are illustrated. For the sake of simplicity, only the neutral fiber N of the pitch circle is shown in this figure, which takes on an elliptical shape under the action of the forces F and -F. During the deformation, the points P. of the division on the undeformed pitch circle are shifted by the amount of displacement V. to the place of the points P 1 . On the deformed pitch circle, cross-sections of the pitch circle experience tangential displacements V and radial displacements V during the deformation, and the cross-sections are also rotated by angles ^. · The mentioned secondary pitch errors are caused by the tangential displacements V and the rotation of the cross-sections by the angle ^ f. caused. Both effects can increase or weaken in their effect on the division 2 of the pitch circle 1, depending on the selected distance r "of the division from the central axis of the pitch circle 1. As can also be seen from FIG. 1, existed
r r Punkte P. in einem Abstand r^Qär 1,52« , in denen sich beide Effekte kompensieren. Hierin sind r und r.r r points P. at a distance r ^ Qär 1.52 «, in which both effects compensate each other. Here are r and r.
. a J-. a J-
der Außen- und Innenradius des Qälkreises (Fig. 2). Das isterfolgt ~beij£& η und aus Symmetrie gründe η auch beithe outer and inner radius of the Qälkreises (Fig. 2). This is done ~ with j £ & η and for symmetry reasons η also with
G S09821/0621G S09821 / 0621
und ZST* · Somii:; bleibt ein bei and ZST * · Somii :; remains one
angeordneter Teilstrich der Teilung 2 auf einem undeformEcten, wie auch auf einem elliptisch verformten Teilkreis 1 fehlerfrei. Eine im Abstandarranged graduation line of graduation 2 on an undeformEcten, as well as on an elliptically deformed pitch circle 1 without errors. One at a distance
r^5^ 1,52 ra + ri von der Mittelachse des Teilkreises 1 angeordnete Teilung 2 bleibt von elliptischen Verformungen weitestgehend unabhängig.r ^ 5 ^ 1.52 r a + r i of the central axis of the pitch circle 1 arranged division 2 remains largely independent of elliptical deformations.
Fig. 2 zeigt einen kreisringförmigen Glasteilkreis 2 mit einer außerhalb der neutralen Faser Ή in einem Abstand r™ angeordneten Teilung 2. Die· Schnittdarstellung gem. Fig. 2 zeigt einen Teilkreis 2 mit einem rechteckigen Querschnitt, bei welchem die neutrale Faser N in einem Abstand r = ra + ri von der Mittelachse des Teilkreises liegt. Auf Grund der geometrischer. Verhältnisse befindet sich die Ebene, in der die neutrale Faser N liegt, bei »$·, worin b die Dicke des Teilkreises 1 ist. Die Teilung 2 ist erfindungsgemäß außerhalb der Ebene der neutralen Faser Ή auf der Oberfläche des Teilkreises 1 vorgesehen.2 shows a circular glass partial circle 2 with a division 2 arranged outside the neutral fiber Ή at a distance r ™. The sectional view according to FIG r = r a + r i lies from the central axis of the pitch circle. Due to the geometric. Ratios, the plane in which the neutral fiber N lies is at »$ ·, where b is the thickness of the pitch circle 1. According to the invention, the division 2 is provided outside the plane of the neutral fiber Ή on the surface of the pitch circle 1.
Wird nun die Teilung 2 von der Unterseite durch den Teilkreis hindurch betrachtet, so erfolgt eine virtuelle Versetzung der Ebene der Teilung 2, Die betrachtete virtuelle Teilungsebene liegt innerhalb des Teilkreises 2. Um eine Beeinflussung der Teilung infolge Verbiegung des Teilkreises aus seiner Ebene heraus zu vermeiden, muß bei Betrachtung dieIf the division 2 is now viewed from the underside through the pitch circle, the plane of division 2 is virtually offset. The virtual division plane under consideration lies within pitch circle 2. In order to avoid influencing the division as a result of bending the pitch circle out of its plane , must when looking at the
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virtuelle Teilungsebene in der Ebene der neutralen Faser N liegen. Für die Berechnung der Lage der virtuellen Teilungsebene gilt folgende Beziehung e _ -. · b, worin η der Brechwert des Teilkreismaterials, b die Dicke des Teilkreises 1 und e der Abstand der Teilung 2 von der Ebene der neutralen Faser N sind. Für einen rechteckigen Tei!kreisquerschnitt gemäß Fig. 3 ist diese Bedingung dann erfüllt, wenn η = 2 ist. Dann wird e = -x» Ist die Brechzahl η des Teilkreismaterials kleiner als 2, was in den meisten Fällen zutrifft, so ist durch trapezförmige oder aus zwei verschieden großen Rechtecken zusammengesetzte ■ Querschnitte des Teilkreises 1, wie es, die Figuren 4- und 5 zeigen, eine Übereinstimmung der virtuellen Teilungsebene mit der Ebene der neutralen Faser N zu erzielen. Die Teilung 2 muß auch in diesen Fällen im Abstandvirtual division plane in the plane of the neutral fiber N lie. The following relationship e _ - applies to the calculation of the position of the virtual dividing plane. B, where η is the refractive index of the pitch circle material, b is the thickness of pitch circle 1 and e is the distance between division 2 and the plane of the neutral fiber N. For a rectangular partial circular cross-section according to FIG. 3, this condition is fulfilled when η = 2. Then e = -x » If the refractive index η of the partial circle material is less than 2, which is the case in most cases, then cross-sections of the partial circle 1 are trapezoidal or composed of two different sized rectangles, as shown in Figures 4- and 5 show to achieve a correspondence of the virtual parting plane with the plane of the neutral fiber N. The division 2 must also be spaced in these cases
r r.
rt# 1,52 * von der Mittelachse des Teilkreises
1 angeordnet sein, um durch elliptische Verformungen bedingte Teilungsfehler weitestgehend zu vermeiden.'
r r.
r t # 1.52 * be arranged from the center axis of the pitch circle 1 in order to largely avoid pitch errors caused by elliptical deformations. '
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Claims (4)
^m cst* 1»52 ■' ■ ■ von der Mittelachse des Teil-r r.
^ m cst * 1 »52 ■ '■ ■ from the central axis of the part
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| EP0042916A2 (en) * | 1980-07-01 | 1982-01-06 | Contraves Ag | Rigid coupling between an axle and the coding disc of an observation periscope |
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- 1974-10-15 SU SU742067579A patent/SU645022A1/en active
- 1974-10-23 GB GB4585074A patent/GB1487582A/en not_active Expired
- 1974-11-01 CH CH1469274A patent/CH578228A5/xx not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP0042916A2 (en) * | 1980-07-01 | 1982-01-06 | Contraves Ag | Rigid coupling between an axle and the coding disc of an observation periscope |
| EP0042916B1 (en) * | 1980-07-01 | 1985-09-11 | Contraves Ag | Rigid coupling between an axle and the coding disc of an observation periscope |
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