DE2614301C3 - Längenmeßgerät - Google Patents
LängenmeßgerätInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Längenmeßgerät nach Art einer Schublehre entsprechend der im Oberbegriff des
Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
Ein solches Längenmeßgerät ist durch die US-PS 12 88 034 bekannt Wenn ein solches Meßgerät zur
Messung großer Abstände benutzt wird, ist es natürlich notwendig, eine entsprechend lange Führungsschiene
od. dgl. vorzusehen. Solche Längenmeßgeräte eignen sich zur Messung großer Abstände, aber sie sind zu
unhandlich bei der Messung kurzer Entfernungen. Infolgedessen ist es bei den bekannten Langenmeßgeräten
im allgemeinen erforderlich, für unterschiedliche Längenmeßbereiche mehrere Meßgeräte vorzusehen,
falls eine genaue Messung in einem weiten Bereich von Dimensionen durchgeführt werden soll.
Ein weiterer Nachteil der bekannten L.ängenmeßgeräte
besteht darin, daß sie dann, wenn sie mit langen Führungsschienen oder Stangen versehen sind, sehr
schwer werden, wodurch es schwierig wird, den Meßvorgang durchzuführen und häufig eine Bedienung
durch zwei Personen notwendig wird. Der Grund dafür liegt darin, daß der Schlitten gewöhnlich über die
Gesamtlänge der Führungsschiene läuft und diese infolgedessen über ihre ganze Lange mit einer
Einteilung versehen werden muß und über ihre gesamte
I .änge eine gleiche Einteilung besitzen muß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Längenmeßgerät der vorstehend genannten Art zu
schaffen, mit dem genaue Abmessungen bis herunter zu hundertstein von Millimetern bei Abmessungen bis über
etwa 25 cm durchgeführt werden können, wobei Temperatur und Behandlungsdruck die Genauigkeit der
Messung und die Wiederholbarkeit nicht beeinträchtigen.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch die Vereinigung der im Kennzeichnungsteil des
Anspruchs 1 angegebenen Merkmale a)bisc).
Dadurch, daß ein einziges Längenmeßgerät unterschiedliche Meßbereiche erfassen kann, ergibt sich
gegenüber bekannten Anordnungen, die für jeden Bereich ein Meßgerät erfordern, eine Verbilligung. Das
Längenmeßgerät nach der Erfindung ist mit zwei Schiebeführungen versehen, von denen die kürzere von
dem Schlitten bestrichen wird, während die längere abnehmbar ist und nur einen der Anschläge trägt. Es ist
daher möglich, die längere Führung aus einem gewichtsmäßig leichtem Werkstoff, z. B. Kohlenstoffasern
herzustellen, da auf dieser Führung kein Schlitten zu laufen hat. Infolgedessen ist bei einem gegebenen
Längenmeßbereich das Längsnmeßgerät gemäß der Erfindung leichter als bekannte Reformen.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich
aus den Unteransprüchen.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben, In der
Zeichnung zeigt
F i g. 1 eine Vorderansicht eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Instruments, wobei einige Teile aufgebrochen
dargestellt sind, um den inneren Mechanismus erkennbar zu machen,
Fig.2 einen Schnitt nach der Linie H-Il gemäß Fig. 1,
Fig.3 einen Schnitt nach der Linie III-III gemäß
Fig. 1,
Fig.4 in größerem Maßstab eine Teilansicht in Richtung des Pfeiles R gemäß Fig.! und 3,
Fig.5 ein Blockschaltbild, welches die elektronische
Schaltung des Instrumentes darstellt, und
Fig.6A, 6B und 6C Einzelheiten dieser elektronischen
Schaltung.
Das Meßinstrument gemäß F i g. 1,2,3 und 4 ist in der
Lage, wahlweise entweder Innenmessungen oder Außenmessungen durchzuführen. Es weist einen festen
Schenkel 10 und einen beweglichen Schenkel '-! auf, und
die Messung wird zwischen diesen Schenkeln vorgenommen, wobei die Innenmessungen bei A zwischen
den äußeren Rändern der Schenkel und die Außenmessungen bei B zwischen den inneren Rändern der
Schenkel vorgenommen werden.
Wenn die Bedienungsperson eine Dimension mit dem Instrument abzumessen wünscht, muß sie zunächst
wissen, wie groß ungefähr diese Abmessung sein wird, und dann kann sie den beweglichen Schenkel 11 so
einstellen, daß er gegenüber dem festen Schenkel 10 in etwa dem richtigen Abstand liegt. Der Schenkel 10 ist
am Ende der Stange 12 festgelegt, während der Schenkel 11 sich längs der Stange 12 bewegen kann. Die
Stange 12 besteht aus zwei Abschnitten, nämlich einem Abschnitt 13, der den beweglichen Schenkel 11 trägt,
und einem Fortsatz 14. Der Fortsatz 14 ist einer von sechs Fortsätzen verschiedener Länge. Der Schenkel 11
ist über einn Bereich von etwa 1 cm relativ zu einem Schlitten 15 verschieblich, während der Schlitten 15 in
1-cm-Stufen längs des Stangenabschnitts 13 über die Gesamtlänge von 30 cm längs des Abschnitts 13
beweglich ist. Die Fortsätze 14 bestehen aus einer Serie mit Längen von 30 cm, 60 cm, 90 cm, 120 cm, 150 cm und
180 cm. Wenn man demgemäß eine Messung durchzuführen beabsichtigt, die voraussichtlich ungefähr 110 cm
erfordert, wählt man den dritten Fortsatz 14 mit einer Länge von 90 cm und kann dann den Schlitten 15 über
den Bereich zwischen 90 i.nd 120 cm verschieben. Wenn
man jedoch weiß, daß die gesuchte Abmessung ungefähr l'.Ocm beträgt (J. h. 20cm mehr als 90cm),
bewegt man den Schlitten nach einer Stelle ungefähr 20 cm von der minimalen Ablesung entfernt. Dies kann
leicht bewerkstelligt werden, weil durch Wahl des betreffenden Fortsatzes 14 die jeweils geeignete Skala
in dem Ablesefenster des Instrumentes erscheint, und wenn der Schlitten so bewegt wird, daß das Fenster
110 cm anzeigt, dann kann man die Stellung des Schlittens relativ zu dem Abschnitt 13 der Stange
verriegeln. Der bewegliche Schenkel It besitzt dann einen Bereich von etwa 1 cm, über den er relativ zum
Schlitten 15 bewegt werden kann, um eine exakte Anpassung an die zu messende Dimension zu bewirken.
Die Endstellung des Schenkels 11 relativ zu dem Schlitten 15 wird, soweit es die elektronische Meßschaltung
anbelangt, weiter iMien beschrieben. Diese liefert
eine Messung in drei Dezimalstellen bei Zentimetermessung
oder von zwei Dezimalstellen bei Millimetermessung.
Um die Messung durchzuführen, drückt man den Knopf 222 und läßt die Schenkel 10 und U am
ϊ Werkstück zur Anlage kommen, nachdem man zunächst
die richtige Stellung des Schlittens 55 ermittelt und diesen in dieser Lage verriegelt hat. Wenn man sich
vergewissert hat, daß die Schenkel ordnungsgemäß am Werkstück anliegen, dann wird der Knopf 222
lu freigegeben, und hierdurch wird die elektronische
Ablesung des Instrumentes ungefähr eine halbe Minute lang festgehalten, und während dieser Zeit kann das
Instrument vom Werkstück abgenommen und die Ablesung aufgezeichnet werden, unabhängig von der
is Tatsache, daß bei der Entfernung des Instrumentes vom
Werkstück der Schenkel 11 nach dem einen Ende seiner Bewegungsbahn relativ zum Schlitten 15 unter seiner
Federvorspannung bewegt wird.
Schenkel 11 und Schlitten 15
Wie erwähnt, kann der Schlititn 15 längs des
Stangenabschnittes 13 in 1-cm-Stufen verschoben werden. Der Schlitten kann in seiner Stellung durch
Eingriff eines mit einem verjüngten Ende ausgestatteten
js Stöpsels 18 in eines einer Serie von Löchern 19
formschlüssig verriegelt werden, und diese Löcher sind mit einer Teilung von 1 cm am Oberrand des
Stangenabschnittes 13 angeordnet. Wenn eine Messung vorgenommen wird, bewirkt der Eingriff des Stopfens
ίο 18 in ein Loch 19, daß das Fenster 17 mit einer
Gravierung der Stange 16 zur Deckung gebracht wird, um die drei wichtigsten Meßziffern zu liefern. Die drei
untersten Ziffern werden durch eine Elektronikschaltung geliefert, die die relative Lage von Schenkel 11
gegenüber dem Schlitten 15 mißt. Die Einzelheiten dieser Schaltung werden später erläutert.
Der Schlitten 15 weist ein auf einem Rahmen 21 angeordnetes Gehäuse 20 auf, welches längs des
Stangenabschnitts 13 verschoben werden kann. Der Rahmen 21 wird vom Stangenabschnitt 13 auf geneigten
gegenüberliegenden Oberflächen 22 eines oberen Flansches 23 des Stangenabschnitts 13 getragen.
Der Stöpsel 18 ist gemäß Fig. I vertikal beweglich. Er trägt einen quer vorstehenden Stift 24, der von einem
Hebel 25 erfaßt wird. Der Hebel 25 ist Lm Gehäuse 20
schwenkbar und an seinem anderen Ende mit einem Plunger 26 verbunden. Der Plunger 26 kann gemäß
Fi g. 1 nach unten gedrückt werden, um den Stöpsel 18
aus dem Loch 19 gegen den Druck einer nicht
so dargestellten Feder auszuheben. In der dargestellten
Stellung kann der Plunger 26 gedreht werden, wenn der Stopfen 18 in einem Loch in Eingriff steht, um so eine
Nockenoberfläche 27 zu veranlassen, den Stopfen 18 fest in das gewählte Loch 19 einzudrücken und so den
ss Schlitten 15 relativ zur Stange festzulegen.
Der bewegliche Schenkel 11 ist mittels gegenüberliegender
Kreuzrollenlager 30 (F i g. 3) auf der Basis 21 des Schlittens 15 montiert. Diese Lager 30 bestehen aus
einer Reihe von Pollen, wobei benachbarte Rollen in
(,o der Reihe mit ihren Achsen senkrecht zueinander
eingestellt sind (von der Stirnseite her betrachtet). Eine solche Lageranordnung ergibt eine r.ehr geringe
Reibung bei der Bewegung des Schenkels 11. Je nachdem, ob eine Innenmessung oder eine Außenmes-
hs sung erforderlich is., kann der Schenkel 11 nach links
oder rechts gemäß Fig. 1 mittels einer Feder 31 vorgespannt werden, deren unteres Ende gemäß Fi g. 1
an der Basis 21 befestigt ist, während das andere Ende
der Feder um einen Stift 32 gewickelt ist und in einen
Schlitz 33 (F i g. 1) im Stift 32 eingreift. Durch Drehung des Stiftes 32 kann die Vorspannung der Feder 31
geändert werden, um den Schenkel 11 entweder nach links oder nach rechts vorzuspannen. Dies wird durch
die Verbindung zwischen Stift 32 und Handgriff 33 bewerkstelligt, der einen Knopf 34 hat, an dem ein
Fixierstift 35 befestigt ist. In F i g. I ist die Deckplatte,
die den Handgriff 33 trägt, abgenommen, aber die beiden alternativen Stellungen für den Stift 35 sind bei
36 bzw. 37 angedeutet. Diese Stellungen werden durch Löcher der Abdeckplatte vorgesehen. Der Handgriff 33
kann um etwa 320° zwischen den Stellungen 36 und 37 verschwenkt werden, wodurch die Feder 31 in der einen
oder anderen Richtung aufgewickelt wird.
F i g. 3 zeigt einen Schnitt durch die Stellung 36, wobei
die Abdeckplatte aufgesetzt ist. und hieraus ist ersichtlich, daß. wenn der Stift 35 in dieser Stellung in
Kingriff steht, eine Berührung und Betätigung eines Mikroschalters 250 stattfindet, der auch in Fig. 6B
dargestellt ist, wodurch bewirkt wird, daß der Schaltet seinen »AUSSEN«-Kontakt schließt, um eine Anfangszählung für die elektronische Schaltung zu liefern, was
der Vorspannendstellung des Schenkels 11 entspricht. Wenn der Knopf 34 herausgezogen und um etwa 320" in
die Stellung 37 bewegt wird, dann wird durch Eingriff des Stiftes 35 wiederum der Mikroschalter 250 betätigt,
aber diesmal schließt sein »INNENw-Meßkontakt. Die Bedeutung dieser Kontakte wird später im einzelnen
erläutert.
Die Benutzung dieser Feder 31 gewährleistet, daß ein
konstanter Federdruck über den Bewegungsbereich des Schenkels 11 vorhanden ist, und es wird gewährleistet,
daß Fehler infolge Veränderungen im Kontaktdruck mit dem Werkstück verhindert werden.
Der Schenkel 11 trägt ein Meßgitter 101 (vergleiche Fig. 6A). Eine Scheibe 40 trägt vier kleine Meßgitter
102 bis 105 und vier photoelektrische Detektoren 110 bis 113, und diese sind an der Basis 21 befestigt, ebenso
wie vier Leuchtdioden 106 bis 109 von einer Scheibe 41 getragen werden, die auf der der Scheibe 40
abgewandten Seite des Meßgitters 101 angeordnet ist. Die Funktion von Meßgittern. Detektoren und Dioden
wird später beschrieben.
Der Schlitten 15 weist eine elektronische Schaltung auf, die auf den Platinen 42,43 und 44 angeordnet ist und
durch eine Batterie 45 gespeist wird.
Stange 12
Die Stange 12 besteht aus zwei Teilen, nämlich dem Stangenabschnitt 13 und einem von einer Reihe von
Fortsätzen 14. Der Stangenabschnitt 13 besteht aus Stahl und ist mit einem oberen Flansch 23 und einem
unteren Flansch 46 ausgestattet, die senkrecht zu einem zentralen Steg 47 verlaufen. Die Fortsätze 14 bestehen
aus kohlenstoffaserverstärktem Material und haben einen üblichen !-Querschnitt Die Benutzung von
Kohlenstoffasern ergibt ein leichtes Gewicht des Instrumentes, so daß dieses von der Bedienungsperson
benutzt und leicht getragen werden kann, selbst dann, wenn sämtliche Fortsätze 14 benutzt werden. Außerdem
wird verhindert, daß durch Berührung mit der Hand der Bedienungsperson ein Temperaturfehler in
die Messung eingeführt wird. Deshalb wird die Bedienungsperson die Fortsätze 14 in die Hand nehmen,
die aus Kohlenstoffasermateria! bestehen und einen Temperaturausdehnungskoeffizienten besitzen, der im
wesentlichen gleich Null ist. Die Hände der Bedienungsperson
berühren außerdem den Stangenabsehniit 13, aber dieser ist relativ kurz, insbesondere wenn die
längeren Fortsätze 14 benutzt werden. Deshalb sind auch diesbezügliche Temperaturfehler vcrnachlässig-
< bar. Außerdem kommt die Bedienungsperson mit der
Hand hauptsächlich mit dem Gehäuse 20 in Berührung, und dies beeinträchtigt die Genauigkeit der Ablesung
nicht.
Durch Anpassung des gewählten Fortsatzes 14 am ι:. Abschnitt 13 wird bewirkt, daß die hexagonale Stange
16 so gedreht wird, daß jeweils eine ihrer Stirnflächen, die sämtlich eingravierte Skalen tragen, auf das Fenster
17 des Schlittens 15 ausgerichtet wird. Die hexagonale
Stange 16 ist im Querschnitt in den I"ig. 2 und 3
is dargestellt; sie steht über die Länge des Abschnitts 13
vor. Die Stange 16 wird durch ein Ritzel gedreht, das an seinem Ende befestigt ist und mit einer Zahnstange des
Fortsatzes 14 in Eingriff steht, wenn der Fortsatz an den Abschnitt 13 angesetzt wird, leder andere Fortsatz 14
:o dreht die Stange 16 um einen unterschiedlichen Betrag,
so daß die jeweilige Skala auf das Fenster 17 ausgerichtet wird. Die hexagonale Stange 16 ist durch
eine Feder in die Stellung mit einer minimalen Skalenablesung vorgespannt. Wie erwähnt, ist der
>s längste Fortsatz 14 180 cm lang, und mit den
zusätzlichen 30 cm von dem Stangenabschnitt 13 ergibt sich eine maximale Ablesung des Instrumentes von
210 cm.
Elektronische Schaltung
Wie aus F i g. 4 ersichtlich, wird die Lage des Schlittens 15 gegenüber dem Stangenabschnitt 13 im
Fenster 17 dargestellt. In F i g. 4 erscheint beispielsweise die Zahl »110«, die anzeigt, daß der Schlitten 15 110 cm
π von dem festen Schenkel 10 entfernt positioniert ist. Die
drei letzten Stellen 4,36. die im Fenster 17 in Fig.4
dargestellt sind, werden von der Schaltung gemäß Fig. 5 und 6 geliefert und liefern zusammen mit der
Lage des Schlittens 15. z. B. 110 cm. einen Meßwert von
1104,36 mm über den beiden Schenkeln.
Allgemeine Beschreibung der elektronischen
Schaltung
Schaltung
Im folgenden wird auf F i g. 5 der Zeichnung Bezug
4s genommen. Die Relativbewegung zwischen dem Schenkel
11 und dem Schlitten 15 wird durch eine Moire-Streifen-Einrichtung 100 festgestellt. In dieser
Einrichtung bewirkt das durch das Meßgitter 101 fallende Licht die Erzeugung sinusförmiger Ausgangs-
so spannungen an den Photodetektoren 110 bis 1*3
(F i g. 6), wenn ein Streifen hindurchläuft. Diese Spannungen werden in Rechteckwellen umgewandelt und
über die Leitungen 118, 119 einem Detektor 120 zugeführt der die Bewegungsrichtung des Schenkels 11
aus der ankommenden Wellenform ableitet und ein Vorwärtszählsignal oder ein Rückwärtszählsignal über
die Leitung 127 schickt. Die Schaltung 120 erzeugt außerdem eine pulsierende Wellenform, wenn der
Zählimpuls längs der Leitung 131 nach einem ersten
(o Zähler 140 verläuft.
Der Zähler 140 zählt eine »Eins« fü jil
der Bewegung des Moire-Streifengitters 100. Wenn eine »Zehn« gezählt wird, dann wird dem Zähler 150 eine
"^ »Eins« zugeführt die für jeweils Tö~mrn »Eins« zählt In
gleicher Weise empfängt ein Zähler 160 die Zählung »Eins«, wenn der Zähler 150 eine »Zehn« zählt und der
Zähler 160 zählt demgemäß »Eins« für jeden vollen Millimeter. Die in jedem der Zähler 140, 150 und 160
existierende Zählung wird kontinuierlich dem zugeordneten Decodern 170, 180,190 zugeführt. Von dort wird
die Zählung einer Leuchtdiodendarstellung 205 zugeführt, welche die Millimeter, die Zehntelmillimeter und
die Hund»- tstelmillimeter in drei LED-Ziffern anzeigt. Die Leuchldiodendarstellungen bestehen aus sieben
Segmentanzeigern, und um Strom zu sparen, werden die Segmente über einen Oszillator 210 mi: einem
pulsierenden Eingang gespeist Der Eingang der Schaltung 210 wird aufeinanderfolgend decodiert den
Leuchtdiodenziffern zugeführt. Die Eingänge von den Decodern 170, 180, 190 aktivieren jene Segmente der
LED-Ziffern, die erforderlich sind, um die Ziffern darzustellen, die der Zählung entsprechen, die im Zähler
vorhanden ist, und so empfängt eine geringere Anzahl als sieben der Segme"·1* Hi»r l-enrhtdiodenziffern
Aktivierungsimpulse, d. h. je nach der darzustellenden Ziffern. Auf diese Weise wird Strom dadurch gespart,
daß nur Stromimpulse für jene Segmente geliefert werden, die in Gebrauch befindlich sind. Die Impulsfolgefrequenz
der Schaltung 210 braucht nicht präzise gesteuert zu werden, jedoch soll sie größer sein als das
menschliche Sichtvermögen, und es kann zweckmäßigerweise eine Frequenz zwischen 50 und 300 Hz
benutzt werden.
Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß bei der Durchführung einer Messung in der Nähe des einen
Endes d> : 1 -cm-Länge, die durch die Löcher 19 definiert
ist, eine Zeitvergeudung eintreten kann. So kann die Bedienungsperson möglicherweise der Auffassung sein,
daß eine Abmessung gerade erfordert, daß der Schlitten 15 aus dem nächsten Loch bewegt werden muß, nur um
dann festzustellen, daß nach Bewegung des Schlittens die Abmessung um wenige Zehntel eines Millimeters zu
klein ist. Um zu vermeiden, daß der Schlitten zurückbewegt werden muß, und um diese Situation in
beiden Meßrichtungen abzudecken, ist an jedem Ende der zentralen Zehn-Millimeter-Messung, die durch die
Bewegung des Schenkels 11 relativ zu dem Schlitten 15 bewirkt wird, ein Überfahren der Endstellung vorgesehen,
und dieses Überfahren wird ebenfalls durch die elektronische Schaltung und das Moire-Gitter 100
gemessen.
Daher hat das Moire-Gitter 100 einen Bereich von 12 mm. Dies umschließt die mittleren 10 mm der
Messung und je 1 mm des Überfahrens auf beiden Endstellungen. Wenn die Zähler 140, 150, 160 bis zu
einem der Enden der 10-MiIlimeter-Messung gezählt haben und in den Überlaufabschnitt hineinwandern,
dann setzen sie ihre Zählung fort, liefern jedoch eine Anzeige, indem entweder das licht 240 oder das Licht
241 angeschaltet wird. Dies gibt eine visuelle Warnung,
daß eine Unterskalenablesung oder eine Überskalenablesung vorgenommen werden muß, so daß die
Bedienungsperson entsprechend eine Addition oder Subtraktion vornehmen muß.
Moire-Gitteranordnung 100
Diese Einrichtung umfaßt ein auf dem Schenkel U
angeordnetes Gitternetz 101 mit Lichtschlitzen, die in einer Richtung geneigt sind, und vier schmalen
Gitterlinien 102,103, 104 und 105, die auf der Basis 21
des Schlittens 15 angeordnet sind und LJchtschiitze aufweisen, die in der Gegenrichtung geneigt sind Die
vier Gitterlinien sind um ein Viertel der Teilung des Abstandes zwischen den geneigten Lichtschlitzen des
Gitternetzes 101 gestaffelt. Das Licht wird durch die Gitteranordnungen über vier Leuchtdioden 106, 107,
108 und 109 geschickt, von denen je eine für eine der vier kleinen Gitterlinien angeordnet ist. Die Beugungslis
nien, die aus der Interferenz zwischen dem Gitter herrühren, werden durch vier Photodetekloren 110,111,
112 und 113 festgestellt, und zwar wiederum jeweils
durch einen für jeden schmalen Gitterschlitz. Demgemäß stellt die F i g. 6 eine schematische Darstellung dar
in und nicht die tatsächliche Anordnung der Leuchtdiodengitter
und der photoelektrischen Detektoren, das heißt, daß die Leuchtdioden 106,107,108 und 109 Licht durch
das Gitter 101 schicken, welches auch durch die Gitter 102, 103, 104 und 105 hindurchtritt. Jedoch ist der
is Detektor 110 auf die Gitterlinie 102, der Detektor 111
auf die Gitterlinie 103, der Detektor 112 auf die Gitterlinie 104 und der Detektor 113 auf die Gilterlinie
105 ausgerichtet.
Wegen der räumlichen Versetzung bzw. Staffelung der kleinen Gitterlinien 102 bis 105 längs des Gitters 101
wird ein sinusförmiges elektrisches Signal am Detektor 111 erzeugt, welches um 90° phasenverschoben ist
gegenüber dem Signal am Detektor 110. In gleicher Weise ist das Signal am Detektor 112 um 180° außer
2s Phase und jenes am Detektor 113 ist 270° gegenüber
dem Signal am Detektor 110 phasenverschoben. Die Detektoren 110 und 112 sind so geschaltet, daß ihre
Ausgänge einem Verstärker 114 zugeführt werden, während die Detektoren 111 und 113 so geschaltet sind,
daß ihre Ausgänge einem Verstärker 115 zugeführt werden. Die Verstärker 114 und 115 sprechen auf die
Differenz in den zwei Wellenformen an, die sie empfangen, und sie verstärken diese. Die Ausgänge der
Verstärker 114 und 115 sind die jeweils kombinierten Sinuswellen, die verstärkt werden, wobei jedoch das
Signal vom Verstärker 114 um 90° gegenüber dem Signal des Verstärkers 115 phasenverschoben ist. Diese
Signale werden Schmitt-Triggerstufen 116, 117 zugeführt,
welche einen Rechteckwellenausgang erzeugen.
Der Rechteckwellenausgang auf der Leitung 118 ist demgemäß um 90° gegenüber der Phase des Ausgangs
auf der Leitung 119 phasenverschoben.
Das Moire-Gitter stellt die Relativbewegung in beiden Richtungen (d. h. nach links und rechts gemäß
F i g. 1) fest Je nach der Bewegungsrichtung liegt der Ausgang auf der Leitung 118 entweder um 90° vor oder
um 90° hinter dem Signal auf der Leitung 119.
Detektorstufe 120
Wenn sich der Schenkel U in der einen Richtung relativ zu dem Schlitten 15 bewegt, dann ist das
Rechteckwellensignal auf der Leitung 119 um 90° phasenverschoben, und zwar liegt es vor dem Signal auf
der Leitung 118, und während des »1 «-Wertes des
Spannungsanteils der Rechteckwellenimpulse auf der Leitung 119 liefert die Leitung 119 ein »1 «-Signal dem
Eingang 1 eines NAN D-Gatters 121 und dem Eingang 3 eines NAND-Gatters 122. 90° nach Beginn des
L-Wertes der Rechteckwelle auf der Leitung 119
fto erscheint der L-Pegel der Rechteckwelle auf der
Leitung 118, und dies ergibt einen L-Pegel am Eingang 3
des NAND-Gatters 121, jedoch wird ein Null-Pegel an
den Eingang 1 des NAND-Gatters 122 gelegt, weil der
Inverter 123 die Signale invertiert und so das NAND-Gatter 122 abschaltet. Die Spannung am
Eingang 2 des NAND-Gatters 121 steigt augenblicklich auf den L-Wert an, so daß das NAND-Gatter 121
geöffnet wird. Die Differentiationsschaltung 124 be-
wirkt, daß die Spannung am Eingang 2 des NAND-Gatters 121 als Nagelimpuls erscheint, und dieser wird der
Leitung 125 zugeführt, wo er dem NAND-Gatter 126 geliefert wird, so daß er auf der Leitung 127 als L-impuls
erscheint, so daß die Zähler 140,150,160 eine Zählung in
Vorwärtsrichtung durchführen. Ebenso wird die Spannung auf der Leitung 125 dem NAND-Gatter 128 als
Zählimpuls zugeführt. Die Schaltung, welche das NAND-Gatter 129 und die Stufe 130 umfaßt nimmt den
Nagelwellenimpuls auf und verzögert ihn, um zu gewährleisten, daß das Signal auf der Leitung 127
fortgeschritten ist, wodurch die richtige Zählrichtung gewährleistet wird, und gleichzeitig erfolgt eine
Verlängerung in einen längeren Zählimpuls, der längs der Leitung 131 übertragen wird.
Wenn sich der Schenkel 11 in der Gegenrichtung relativ zu dem Schlitten 15 bewegt, dann läuft das Signal
auf der Leitung 118 vor dem Signal auf der Leitung 119,
und zwar um 50" Vorlauf, und die Eingänge
einschließlich die von der Differentiationsschaltung 132 schalten das NAND-Gatter 122 und das NAND-Gatter
133 durch, so daß eine Null-Spannung oder eine Rückwärtszählung über die Leitung 127 übertragen
wird. Die Zählimpulse werden in gleicher Weise längs der Leitung 131 übertragen.
Immer dann, wenn ein Impuls längs der Leitung 131
fortschreitet, wird die Zählung von »I« am Zähler 140 aufgezeichnet. Wie beschrieben, zählt der Zähler in
Vorwärts- oder in Rückwärtsrichtung, je nachdem, ob eine »1« oder »0« auf der Leitung 127 erscheint. Der
Zähler 140 ist als Dekadenzähler ausgebildet und das NAND-Gatter 141 schaltet den Zähler 140, wenn die
Batteriespannung angelegt ist und wenn eine Zählung von »10« erreicht ist, dann wird ein Schaltimpuls dem
NAND-Gatter 151 zugeführt, welches bewirkt, daß der gleiche Zählimpuls in der Leitung 131 eine Zählung »I«
in der Zählstufe 150 bewirkt. In gleicher Weise sendet der Zähler 150, wenn er die »10«-Zählung erreicht, einen
Schaltimpuls dem NAND-Gatter 161, und dies bewirkt eine Zählung »I«, die im Zähler 160 aufgezeichnet wird.
Ständig werden die Ablesungen der Zähler 140, 150 und 160 als binär codierte Dezimalzahlen den jeweiligen
Invertern 170, 180 und 190 zugeführt. Diese Übertragungen sind an entsprechenden Leitungen 142 bis 145,
152 bis 155 und 162 bis 165 angeordnet. Die Inversion der Signale ist erforderlich, um die Schwingungen des
Oszillators 210 in der Weise multiplex zu verarbeiten, wie dies weiter unten beschrieben wird. Die durch die
Inverter 170,180 und 190 invertierten Signale werden in den Invertern 201 bis 204 erneut invertiert, bevor sie in
den Decoder 200 einlaufen.
Der Decoder 200 konvertiert die Signale, die er empfängt, in entsprechende Signale auf sieben Leitungen zur Verbindung mit den sieben Anoden der
Segmente der Leuchtdiodenziffern 206 bis 208. jede der Leuchtdioden 206 bis 208 besitzt eine entsprechende
Kathode und diese sind über Leitungen 171,181 und 191
mit den Inverterstufen 170,180 und 190 verbunden. Die
Leuchtdiodenziffer 206 weist einen dauernd beleuchteten Dezimalpunkt auf, da das Instrument eine Ablesung
in Millimetern ergeben soll.
Dieser Oszillator weist zwei Inverterstufen 211 und 212 auf, die mit Widerständen 213 und 214 und einem
s Widersland 215 zusammengeschaltet sind, um eine
freilaufende Schwingung dem Zähler 216 zuzuführen. Der Zähler 216 ist ein Dekadenzähler, dessen erste,
dritte und sechste Ausgänge jeweils an die Inverterstufen 190,180 und 170 angeschlossen sind. Auf diese Weise
,ο werden nur drei von zehn Impulsen des Oszillators 210
benutzt, was die Batterie entlastet. Wenn der erste Ausgang der Zählstufe 216 einen Schwingungsimpuls
empfängt, überträgt er diesen dem Inverter 90, der demgemäß die Kathode der Leuchtdiode 206 über die
ι s Leitung 191 erregt, was eine Aktivierung derjenigen der
sieben Anoden der Leuchtdioden 206 bewirkt, die ir diesem Moment erregt sind. Gemäß dem Ausführungsbeispiel sind vier der Kathoden erregt, um die Ziffer »4«
anzuzeigen. iJic AncrcnüMg :st cicrsrt, t!s" mc ^riitcr;
JO und sechsten Ausgänge des Zählers 216 an Inverterstufen 180 und 170 angeschlossen sind und keinen
Impulsausgang in diesem Moment besitzen. Dadurch werden diese Inverter wirksam gemacht, so daß keine
der Kathoden der Leuchtdiodenziffern 208 und 207
erregt ist. Wenn die Schwingung den dritten Ausgang
des Zählers 216 erreicht, werden Inverter 180 und Leuchtdiodenziffer 207 erregt. In gleicher Weise wird
die Leuchtdiodenziffer 206 erregt, wenn die Schwingung den Ausgang der Zählstufe 216 erreicht. Auf diese
Weise werden die Leuchtdioden zum Aufleuchten gebracht, um die drei letzten Ziffern der Instrumentenablesung zu liefern.
Wie erwähnt, wird die Bewegung des Schenkels 11 relativ zum Schlitten 15 durch die Feder 31 nach links
oder rechts gemäß Fig. 1 vorgespannt, je nachdem, ob eine AuBenmessung oder eine Innenmessung durchgeführt werden soll. Wie erwähnt, wählt die Bedienungs-
person die Richtung der Vorspannung durch Einstellung des Knopfes 34, wodurch der Mikroschalter i">0 betätigt
wird. Das Schließen des Mikroschalters 250 in der einen oder anderen Stellung bewirkt, daß eine Anfangsablesung dem Zähler 160 zusammen mit einer NuII-AbIe-
sung zugeführt wird, die an den Zählern 150 und 140 erscheint.
Wenn der Schenkel 11 nach links gemäß Fig. 1 vorgespannt ist, um eine Außenmessung vorzunehmen,
wenn das Instrument am Werkstück angelegt wird und
bevor die Schenkel das Werkstück berühren, dann
bewegt sich der Schenkel 11 unter seiner eigenen Federvorspannung nicht nur nach dem linken Ende der
mittleren 10-mm-Messung, sondern nach dem Ende des
1-mm-Überfahrbereichs. Ein mechanischer nicht darge
stellter Anschlag richtet den Schenkel 11 in dieser
Endstellung aus. Wenn der Schalter 222 dann geschlossen wird, erscheint eine Null-Ablesung an den
Zählstufen 140 und 150 und eine Ablesung von »9« erscheint an der Zählstufe 160. Außerdem leuchtet die
Leuchtdiode 241 auf, und dies zeigt, daß eine Messung im unteren Überfahrbereich durchgeführt wird. Wenn
der Schenkel 11 das Werkstück berührt und gemäß F i g. 1 nach rechts angetrieben wird, zählt die
Leuchtdiodendarstellung 205 von 900 nach oben und am
(κ Ende des 1-mm-Überfahrbereichs wird »000« aufgezeichnet, und die Leuchtdiode 241 erlischt.
In gleicher Weise bewirkt, wenn der Schenkel 11 gemäß F i g. 1 nach rechts vorgespannt wird, der andere
Kontakt des Schalters 250, daü eine Vorspannung der Zählstufe 160 auferlegt wird, so daß die Ablesung von
»100« an der Leuchtdiode 205 erscheint und die Leuchtdiode 240 aufleuchtet.
Für irgendeine Messung, die in dem zentralen 10-mm-Meßbereich durchgeführt wird, kann die Ablesung
direkt vorgenommen werden. Wenn jedoch das Instrument innerhalb des 1-mm-Überfahrbereiches eine
Ablesung vornimmt und beispielsweise eine Ablesung von »921« auf der Leuchtdarstellung 205 erscheint und
eine Ablesung »142« an den drei linken Ziffern an der Skala der hexagonalen Stange 16 erkennbar ist, dann
muß die Bedienungsperson diese Ablesung als 1419,21 mn1 interpretieren. In gleicher Weise muß bei
einem 1-mm-Überfahren einer Ablesung von »043« auf der Leuchtdiodendarstellung, kombiniert mit der hexagonalen
Stangenablesung von »137« als »1380,43 mm« interpretiert werden.
Batterieschaltung 220
Diese Schaltung ist in Fig.6C dargestellt. Die Batterie 45 ist nicht angeschaltet, solange der Schalter
222 geschlossen ist. Diese Anschaltung erfolgt durch die Bedienungsperson, wenn er eine Ablesung vornehmen
will, und er muß seinen Finger auf den Schalter 222 halten, um ihn geschlossen zu halten, während er die
Ablesung vornimmt. Wenn er sicher ist, daß er die Schenkel der Meßlehre ordnungsgemäß am Werkstück
angelegt hat, gibt er den Schalter 222 frei, und die zu dieser Zeit in der Leuchtdiodendarstellung 205 vorhandene
Ablesung wird ungefähr eine halbe Minute lang aufrechterhalten.
Durch Niederdrücken des Schalters 222 wird ein Relais 223 erregt, das die normalerweise offenen
Kontakte 223/4 des Relais 223 schließt. Hierdurch wird die Batteriespannung als Spannung V/Ballen Leitungen
zugeführt, die auf diese Weise in F i g. 6 gekennzeichnet sind, so daß die Batterie an die gesamte Elektronikschaltung
wie in Fig.6 angeschaltet ist. Die Leitungen, die
mit Vss gekennzeichnet sind, liegen ständig an der Batterie. Der Strom lädt den Kondensator 224 auf und
strömt nach dem FET 225 und den Transistoren 226,227 und 228 und erregt dadurch das Relais 229 und schließt
die normalerweise offenen Kontakte 229/4 des Relais 229. Demgemäß wird die Spannung VOu dem NAND-Gatter
230 und dem Inverter 231 zugeführt, so daß ein Spannungsausgang auf der Leitung 232 erscheint
(vergleiche auch F i g. 6B), die nach den Zählern 140,150 und 160 verläuft. Das Signal auf der Leitung 232 bewirkt,
daß die Zähler 140 und 150 auf Null zurückgestellt werden, und bewirkt weiter, daß der Zähler 160 auf »1«
5 oder »9« zurückgestellt wird, je nachdem, welcher Kontakt des Schalters 250 geschlossen wird. Der
Kontakt 229/1 (Fig.6B) wird nach Schließen des
Schalters 222 geschlossen, und dadurch wird die Batteriespannung den NAND-Gattern 141,151 und 161
ίο zugeführt, wodurch die Zähler 140, 150 und 160 in
Tätigkeit gesetzt werden, um die Zählimpulse zu verarbeiten. Wenn der Schalter 222 geöffnet wird, dann
wird der Kontakt 229/4 unmittelbar danach geöffnet, ■ind es wird die Ablesung, die an den Zählern 140, 150
^ und 160 steht, eingefroren.
Wenn der Schalter 222 losgelassen wird, dann wrrd
auch das Relais 229 augenblicklich entregt, aber das Relais 223 wird über den Schalter 223A gehalten, der
·!» Kondensator 224 für seine Entladung benötigt. Dies
dauert etwa eine halbe Minute, und wenn die Spannung über den Kondensator 224 auf einen solchen Pegel
abgesunken ist, daß das Relais 223 öffnet, dann werden die Kontakte 223/4 geöffnet, und die Batterie 45 wird
^s völlig abgeschaltet. Diese Anordnung der Benutzung
der Batterie gewährleistet, daß Fehler nicht auftreten, wenn die Batterie ersetzt wird. Außerdem leidet das
Instrument nicht unter kumulativen Fehlern irgendwelcher Art, und es ist nicht notwendig, die Überfahr- bzw.
ίο die Unterfahrsteliungen von Zeit zu Zeit zu kontrollieren,
um eine genaue Anzeige zu gewährleisten.
Leuchtdioden 240 und 241
Wenn der Zähler 160 entweder am Ende des
.vs zentralen 10-mm-Bereichs der Messung steht und
beginnt, in dem 1-mm-Überbereich zu zählen, dann bewirken die NAND-Gatter 242 und 243, daß die
Transistoren 244 oder 245 die Leuchtdiodenanzeige 240 bzw. 241 erregen. Diese Einrichtung ist in Fig.6
dargestellt, und zwar liegt sie längs der Leuchtdioden 206, aber die räumliche Anordnung in dem Instrument
ist tatsächlich so, daß eine über und eine unter der Leuchtdiode 206 liegt, um der Bedienungsperson
anzuzeigen, daß eine Überzählung oder eine Unterzäh-
A=, lung vorliegt, so daß die Bedienungsperson die
geeignete Kompension der Ablesung in der erwähnten Weise vornehmen kann.
Hierzu 6 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Längenmeßgerät nach Art einer Schublehre zum Messen der lineraren Dimensionen eines
Werkstücks, mit zwei das Werkstück zu beiden Seiten der zu messenden Dimension umfassenden
Schenkeln und mit einer in Längsrichtung des Meßgeräts verlaufenden Stange, an der ein erster
Schenkel fest angeordnet ist und an der ein längsverschieblicher Schlitten an einer Vielzahl von
im gleichen Abstand zueinander angeordneten Meßeinheiten relativ zum ersten Schenkel entsprechenden
Stellen festlegbar ist, wobei ein zweiter Schenkel auf dem Schlitten montiert ist und sich
parallel zur Längsachse der Stange über einen Abstand von wenigstens einer dieser Meßeinheiten
verschieben kann sowie durch Federdruck nach dem einen oder anderen Ende seiner Bewegungsbahn
relativ zum Schlitten vorgespannt ist, und wobei weiterhin eine erste Meßeinrichtung die Lage des
Schlittens relativ zum ersten Schenkel und eine zweite Meßeinrichtung die Lage des zweiten
Schenkels relativ zum Schlitten anzeigt, gekennzeichnet durch die Vereinigung der Merkmale,
daß
a) die Stange (12) aus zwei Abschnitten besteht, von denen der erste Abschnitt (13) den
verschieblichen Schlitten (15) mit dem beweglichen Schenkel (II) trägt und der zweite
Abschnit' (14) aus einem Fortsatz beliebig wählbarer Länge besteht, der jeweils an dem
ersten Siangenabscnnitt (1-.) befestigbar ist und
den festen ersten Schenkel (10) trägt, so daß dieser zur Meßbereichsändt ung an einer von
mehreren im unterschiedlichen Abstand von dem ersten Abschnitt (13) angeordneten Stellen
fixierbar ist;
b) bei Befestigung eines Fortsatzes (14) am ersten Abschnitt (13) der Stange (12) eine hcxagonale,
eine Reihe von Längenskalen aufweisende Stange (16) od. dgl. automatisch so gedreht
wird, daß die dem betreffenden Fortsat/ (14) zugeordnete Längenskala für den gewählten
Meßbereich am Ablesefenster (17) eines auf dem Schlitten (15) angeordneten Anzeigeinstruments
erscheint;
c) eine am Schlitten (15) angeordnete elektronische Abtasteinrichtung (100) die relative Lage
des beweglichen Schenkels (11) gegenüber dem Schlitten (15) mißt und den gemessenen Wert
zusammen mit der Anzeige der Lage des Schlittens (15) relativ zum festen ersten Schenkel (10) am Ablesefenster (17) des
Anzeigeinstruments in Form einer zusammengesetzten Digitalanzeige kenntlich macht.
2. Längenmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drei linken Ziffern der
zusammengesetzten Digitalanzeige den Meßbereich angeben und die elektronisch erzeugten Digits (206,
207,208) die letzten drei Ziffern liefern.
3. Längenmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Schenkel des
Schlittens (15) einen Bewegungsbereich relativ zu diesem besitzt, der dem Abstand einer der
Meßbereiche entspricht, wobei ein Überfahrbereich an jedem Ende vorgesehen ist, der kleiner ist als ein
Meßbereich.
4, Längenmeßgerät nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die numerische Anzeige auf eine anfängliche Ablesung einstellbar ist, die der
einen oder anderen Endstellung im Bewegungsbereich des beweglichen Schenkels (11) relativ zu dem
Schlitten (15) entspricht, je nachdem in welcher Richtung eine Vorspannung (31) eingestellt isL
5. Längenmeßgerät nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichne... daß Speicher vorgesehen sind, die die numerische
Anzeige (206, 207, 208) aufrechterhalten, nachdem die Meßfühler vom Werkstück abgenommen sind.
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