DE2920210A1

DE2920210A1 - Elektronisches geraet nach dem baukastenprinzip fuer gleichzeitige mehrfachmessungen

Info

Publication number: DE2920210A1
Application number: DE19792920210
Authority: DE
Inventors: Mario Possati
Original assignee: Finike Italiana Marposs SpA
Current assignee: Marposs SpA
Priority date: 1978-05-29
Filing date: 1979-05-18
Publication date: 1979-12-06
Also published as: IT7803453A0; IT1108241B; GB2021869A; FR2427583B1; JPH0224328B2; BR7903310A; ES480970A1; SE7904601L; SE447607B; JPS5510593A; US4241509A; FR2427583A1; GB2021869B; CH640938A5

Description

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Die Erfindung betrifft ein elektronisches Gerät nach dem Baukastenprinzip für Mehrfachmessungen durch Verarbeitung einer Anzahl von Meßsignalen mit einem Versoigingsbaustein, Funktions- oder Betriebsbausteinen sowie elektrischen Anschlüssen für die Zusammenschaltung des Versorgungsbausteins und der Funktionsbausteine.

Die Erfindung betrifft insbesondere die Messung geometrischer Eigenschaften mechanischer Bauteile, die durch Meßköpfe ausgeführt wird, welche Abweichungen linearer Istdimensionen von vorgegebenen Nenndimensionen messen.

Elektronische Geräte nach dem Baukastenprinzip für gleichzeitige Mehrfachmessungen geometrischer Eigenschaften durch Verarbeitung von durch Meßköpfe abgegebene Meßsignale sind bekannt.

Ein bekanntes Gerät umfaßt z.B. einen Hauptanzeigebaustein sowie Funktionsbausteine, die jeweils mit entsprechenden Meßköpfen verbunden sind. Funktionsbausteine umfassen im allgemeinen Schaltungen zur Verstärkung der anliegenden Meßsignale, Verarbeitungsschaltungen sowie Vergleichs- und Anzeigeschaltungen, welche Anzeigelämpchen aufleuchten lassen, um das Ergebnis der entsprechenden Messung anzuzeigen und damit zu melden, ob die geprüfte Abmessung im vorgegebenen Toleranzbereich liegt.

Die Ausgangssignale der verschiedenen Funktionsbausteine können zum Hauptbaustein durchgeschaltet werden, um an seinem Meßgerät

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den Istwert der gemessenen Eigenschaft anzuzeigen.

Die zunehmende Verbreitung dieser Art von Gerät wird durch die ziemlich hohen Kosten eingeschränkt, die dadurch entstehen, daß das Gerät speziellen Meßanwendungen angepaßt werden muß.

Bei den bekannten Geräten sind die Kosten für die Konstruktion und Verdrahtung der Schaltungen, um das Gerät für eine bestimmte Anzahl von Messungen aufzubereiten, ziemlich hoch, besonders so weit es die Verdrahtung betrifft.

Somit besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Gerät nach dem Baukastenprinzip zur Durchführung gleichzeitiger Messungen zu schaffen, das besonders vielseitig ist und geringe Konstruktionsund Baukosten für seine Anpassung an bestimmte Anwendungszwecke erfordert. Erfindungsgemäß ist auch ein Gerät nach dem Baukastenprinzip vorgesehen, das vielseitig ist und nur eine beschränkte Anzahl von Bausteinen braucht.

Diese Aufgabe wird mit anderen Vorteilen durch ein Gerät des eingangs erwähnten Typs gelöst, bei welchem erfindungsgemäß der Versorgungsbaustein die Eingangskreise enthält, an welchen eine Anzahl von Meßsignalen anliegt, die Stromversorgungs- und andere Versorgungskreise sowie die Verstärkerschaltungen zur Verstärkung der Meßsignale, die auch verstärkte Signale abgeben, welche sich für die Direktverarbeitung durch die Funktionsbausteine eignen, sodann elektrische Verbindungsmittel, welche die Stromversorgungs-

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signale, die Betriebssignale und die Verstärkungssignale an alle Funktionsbausteine weiterleiten, die ihrerseits Programmiereinrichtungen enthalten, um vorgewählte verstärkte Signale mit Hilfe der elektrischen Verbindungsmittel empfangen zu können.

Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Beschreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Die Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Gerätes mit einem

Versorgungs- oder Betriebsbaustein sowie eine Anzahl von Funktionsbausteinen;

Fig. 2 eine Zeichnung mit Darstellung der einzelnen

Bausteine des Gerätes der Fig. 1 und ihrer elektrischen und mechanischen Verbindungen;

Fig. 3 eine Schemazeichnung von einigen Kreisen eines

Funktionsbausteins des in den Fig. 1 und 2 gezeigten Gerätes.

Der Versorgungs- oder Betriebsbaustein 1 der Fig. 1 umfaßt ein Außengehäuse 2, welches eine gedruckte Leiterplatte 3 beherbergt, die einen Oszillator 4 sowie eine Stromversorgung 6 für eine nicht gezeigte Wärmemeßsonde umfaßt. Die Wärmemeßsonde gibt ein Signal in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur ab, das durch den Kreis oder die Schaltung 6 verstärkt und verarbeitet wird. Die gedruckte Leiterkarte besitzt auch eine Schaltung 7, welche Be-

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zugsspannungen erzeugt.

Das Gehäuse 2 enthält vier weitere gedruckte Leiterkarten 8, die miteinander identisch sind, und von denen jede vier Stromversorgungs-, Detektor- und Verstärkerkreise 9 besitzt. Jeder Stromversorgungs¹-Detektor- und Verstärkerkreis 9 speist einen nicht gezeigten zugeordneten Meßkopf und empfängt, erfaßt und verstärkt das Meßköpfsignal. . - .

Der elektrische Anschluß der Karten 3 und 8 erfolgt über eine hintere Platine 1o mit gedruckten Schaltungen, die auch mechanisch als Träger für die Karten dient. Die Platine 1o erhält an den Eingängen 11,12 die Netzspannung von außen.

Die hintere Platine 1o ist auch über zwei Weganschlüsse 13 an die Wärmemeßsonde, sowie über weitere zwei Wegverbindungen 14-29 an · die 16 Meßköpfe geführt. Diese sind mit Meßfühlern versehen, welche mit verschiedenen Punkten des zu prüfenden mechanischen Teils in Berührung stehen. Weiter ist ein an die hintere Platine 1o gekuppelter Steckverbinder 3o vorgesehen, der. mit einem Steckverbinder 31 an einem Ende eines flachen biegsamen Mehrpolkabels 32 mit einer Anzahl von isolierten Leitungen steckbar verbunden ist.

Ein weiterer Steckverbinder 33 ist am Kabel 32 befestigt, der mit

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einem Steckverbinder/auf einer gedruckten Leiterkarte 35 steckbar verbunden ist. Die Karte 35 enthält die Schaltungen für einen Funktxonsbaustein 36, der in einem Außengehäuse 37 untergebracht

ist. _Λ

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Die Schaltungen des Funktionsbausteins 36 umfassen hauptsächlich Verarbeitungskreise 38 sowie Steuerkreise 39 eines Anzeigegerätes 4o (Fig. 2).

Ebenso sind die anderen Funktionsbausteine, der letzte ist mit dem Bezugszeichen 36e gekennzeichnet, an die Leitungen des Kabels 32 angeschlossen. Die Funktionsbausteine 36 sind ebenfalls über eine Leitung des Kabels 32 an ein externes Steuergerät 43 geführt, dessen Zweck nachstehend näher erläutert wird.

Der Aufbau der elektrischen Anschlüsse gestattet es, jeden Funktionsbaustein abzuschalten und die anderen angeschaltet zu lassen.

Die Außenansicht und der mechanische Aufbau des Gerätes sind in Fig. 2 gezeigt. Das Gehäuse 2 des Versorgungsbausteins 1 besteht aus einem geschlossenen Reifen mit einem rechteckigen Umfangsverlauf,das auf einer Seite mit Hilfe eines Querbrettes 44 und einer elastischen Dichtung 45 abgedichtet ist.

Die fünf Karten 8,9 sind im Gehäuse 2 nebeneinander und parallel zum Brett 44 untergebracht. Die dem Brett 44 gegenüberliegende Seite des Gehäuses 2 ist offen, und daher ist der Steckverbinder 3o zugänglich, ehe die Funktionsbausteine 36 mechanisch angeschlossen werden.

In der Vorderfläche des Gehäuses 2 ist eine Öffnung ausgeformt, die durch eine abnehmbare vordere Übersichtstafel 46 verschlossen

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wird, auf welcher schematisch die zu messenden mechanischen Werkstücke oder Teile und die entsprechenden Messungen dargestellt sind.

Auf der Vorderseite des Gehäuses 2 befindet sich auch ein Hauptnetzschalter und eine Sicherung 49.

Ein Gehäuse 37 des Funktionsbausteins 36 besteht ebenfalls aus einem geschlossenen Reifen mit rechteckigem ümfangsverlauf, der an beiden Seiten offen ist, d.h. neben dem Versorgungsbaustein und an der gegenüberliegenden Seite. Auf der Vorderfläche des Gehäuses 37 befinden sich ein Meßanzeigegerät 4o, drei Kontrolllämpchen 5o,51,52, welche anzeigen, ob eine Messung im Toleranzbereich liegt, oder ob sie Über- oder Untermaß anzeigt, ferner zwei Potentiometer 53,54 zur Einstellung der Toleranzgrenzen sowie ein drittes Potentiometer 55, zur endgültigen Einstellung des durch den Funktionsbaustein 36 ausgeführten Verarbeitungsganges .

Die mechanische Verbindung des Funktionsbausteins 36 mit dem Versorgungsbaustein 1 erfolgt über Haken 56, die am Gehäuse 37 befestigt sind sowie Schlitze 57, welche im Gehäuse 2 ausgeformt sind, wobei zwischen den beiden Bausteinen 1,36 eine elastische rechteckige Dichtung 58 angeordnet ist.. Die Dichtung 58 ist offen, damit das Kabel 32 hindurchgeführt werden kann und die Innenräume des Versorgungsbausteins 1 sowie des Funktionsbausteins 36, in welchem das Kabel 32 angeordnet ist, miteinander in Verbindung stehen.

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Die mechanische Verbindung des Funktionsbausteins 36 mit dem nachfolgenden Funktionsbaustein erfolgt ebenfalls mit an dem zweiten Funktionsbaustein angebrachten Haken, Schlitzen 59 im Gehäuse 37 und einer Dichtung 6o. Die Seite des letzten Funktionsbausteins 36e ist mit einem Querbrett 61, Haken 62 sowie einer Dichtung 63 verschlossen.

Jeder Funktionsbaustein 36 ... 36e enthält eine Karte 35 ... 35e. Die Karten 35 ... 35e, die parallel zu den Karten 3 und 8 angeordnet sind, sind miteinander im wesentlichen identisch und besitzen in jedem Fall identische gedruckte Schaltungen. Die Karten 35 35e besitzen Programmiermatrizen, die eine entsprechende Karte in Abhängigkeit von der durchzuführenden Messung spezialisieren.

Fig. 3 zeigt eine Matrize 64 des Funktionsmoduls 36. Die Matrize 64 umfaßt an den Steckverbinder und damit auch an die Leitungen

neun
des Kabels 32 geführte/Zeilenleitungen sowie neun Spaltenleitungen. Jede Spaltenleitung kann mit Hilfe von Überbrückungen 65 an eine Zeilenleitung angeschlossen werden.

Jeder Funktionsbaustein kann eine maximale Anzahl von 9 Gliedern entsprechend den an den Spaltenleitungen anliegenden Signalen verarbeiten. Diese Signale liegen von der Stromversorgung,sowie den Detektor- und Verstärkerkreisen 9 her an.

Das Ergebnis der Verarbeitung kann in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur durch Verwendung des Signals für die Messung durch

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die Wärmesonde korrigiert werden, das an allen Funktionsbausteinen über das Kabel 32 anliegt.

Die Signalverarbeitung kann aus der Messung von Durchmessern, Unrundheit, Schlag, Kegelformen, Geradheit, Kreisgenauigkeit, Abstände, Fluchtung, Krümmung, Rechtwinkligkeit und dem unterschied zwischen den Maximal- und Minimalwerten einer Abmessung bestehen.

Um diese Messungen durchzuführen, können die Schaltungai 38 mit Widerständen 66,67,68 sowie den Speichern 69,7o bestückt sein. Die Widerstände 66,67,68 bilden die Beiwerte zur Verarbeitung der Meßsignale.

Die Arbeitsweise des Gerätes ist wie folgt:

Das zu messende Teil oder Werkstück wird automatisch oder von Hand auf entsprechenden mechanischen Bezugseinrichtungen angeordnet, so daß die Meßfühler der Meßköpfe die entsprechenden Meßpunkte berühren können. Die Wärmemeßsonde mißt die Umgebungstemperatur, die normalerweise der des Werkstücks oder mechanischen Teils gleich ist.

Die Meßköpfe, von denen es im gezeigten Beispiel bis zu 16 Stück geben kann, sowie die Wärmemeßsonde werden durch den Versorgungsbaustein 1 gespeist und geben an diesen Meßsignale ab.

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Die Dimensionsmeßsignale werden vom Versorgungsbaustein 1 abgegriffen und auf Pegel verstärkt, die eine nachfolgende Direktverarbeitung in den Funktionsbausteinen 36 gestatten. Zu diesem Zweck umfaßt der Versorgungsbaustein nichtgezeigte Regelpotentiometer, die aus 16 Potentiometern mit Nullpunkteinstellung und 16 Potentiometern für die Einstellung der Ansprechempfindlichkeit bestehen.

Alle verstärkten Meßsignale und die erforderlichen Betriebs- und Bezugssignale liegen am mehrpoligen Kabel 32 an.

Die vorher durch die Überbrückungs- oder Schaltdrähte 65 programmierten Matrizen 64 der verschiedenen Funktionsbausteine 36 ermöglichen es, den für die verschiedenen Messungen erforderlichen verstärkten Dimensionssignale an die Verarbeitungskreise 38 zu gelangen. Die Verarbeitungskreise oder -schaltungen 38, welche möglichst vorher mit entsprechenden Widerständen 66,67,68 sowie den Speichern 69,7o bestückt wordai sind, und in welchen die Potentiometer 53,54,55 die erforderlichen Regelungen durchführen, erhalten vom Versorgungsbaustein 1 außer den vorgegebenen verstärkten Dimensionsmeßsignalen auch die zum Betrieb anderen erforderlichen Signale. Falls für die Messungen die Speicher 69,7o erforderlich sind, werden diese dadurch beaufschlagt, daß die Steuerung 43 von Hand oder automatisch zugeschaltet wird.

Messungen werden durch die verschiedenen Funktionsbausteine 36 gleichzeitig durchgeführt und angezeigt. Außerdem gelangen die

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Meßergebnisse über das Kabel 32 an analoge Ausgänge des Versorgungsbausteins 1.

Die meisten Anwendungen des vorstehend beschriebenen Gerätes beziehen sich auf die Messung mechanischer Drehteile während ihrer Drehung auf von Hand bedienten Werkbänken, doch sind auch andere Anwendungen verschiedener Art möglich.

In Anbetracht des fast vollständigen Fortfalls von Verdrahtungsarbeiten sowie der Trennung der Fragen für die Nullstellung der Meßköpfe von den auf die Messungen bezogenen Schwierigkeiten, d.h. der Verarbeitung der Messungen, bietet das erfindungsgemäße Gerät eine erhebliche Zeiteinsparung für seine Auslegung und Anpassung an bestimmte Anwendungen.

Die Anpassungsarbeiten des Gerätes umfassen im wesentlichen die Herstellung elektrischer Verbindungen durch Schaltdrähte in den Matrizen der Funktionsbausteine, die Konstruktion der Übersichtstafel des Versorgungsbausteins und die anderen vorstehend beschriebenen Arbeiten.

Außer dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind noch weitere möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

.J Elektronisches Gerät nach dem Baukastenprinzip für gleichzeitige Mehrfachmessungen durch Verarbeitung einer Anzahl von Meßsignalen mit einem Versorgungsbaustein, Funktionsbausteinen und elektrischen Verbindungen zum Anschluß des Versorgungsbausteins und der Funktionsbausteine, dadurch gekennzeichnet _t daß der Versorgungsbaustein (1) Eingangskreise (9) umfaßt/ an welchen die Meßsignale anliegen, sowie Stromversorgungskrexse (4,9) Betriebskreise (7,9) und Verstärkungskreise (9) zur Verstärkung der Meßsignale, ferner dadurch, daß die Verstärkungskreise

(9) verstärkte Signale zur Direktverarbeitung durch die Funktionsbausteine (36) abgeben, daß die elektrischen Verbindungen

(32) die Stromversorgungssignale, die Betriebssignale und die verstärkten Signale an alle Funktionsbausteine (36) abgeben, sowie dadurch, daß die Funktionsbausteine (36) Programmiervorrichtungen (64) umfassen, um die vorgewählten verstärkten Signale über die elektrische Verbindung (32) aufzunehmen.

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2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Programmiervorrichtungen programmierbare Matrizen (64) umfassen.
3. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Verbindung ein biegsames mehrpoliges Kabel (32) sowie Steckverbinder (3o,31,33,34) umfaßt.
4. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Versorgungsbaustein (1) und die Funktionsbausteine (36) Gehäuse (2,37) mit offenen Seiten umfassen, sowie dadurch, daß das Gerät mechanische Verbindungsmittel (56) besitzt, um benachbarte Bausteine (1,36) miteinander zu verbinden sowie auch Seitenbretter (64,61), um die äußeren Öffnungen der Endbausteine (1,36) zu verschließen.
5. Gerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel (32) bei mechanischer Verbindung der Gehäuse (2,37) in den Gehäusen (2,37) untergebracht ist und die Bausteine (1,36) elektrisch angeschlossen hält, wenn sie (1,36) mechanisch voneinander getrennt werden.
6. Gerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanischen Verbindungsmittel elastische Dichtungen (46,58,6o, 63) umfassen, die zwischen den verschiedenen Bausteinen (1,36) und zwischen den Endbausteinen (1,37e) sowie den Seitenwänden (44,61) und den Kupplungsgliedern (56,57,59) untergebracht sind, um die Bausteine (1,36) miteinander zu verbinden.

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7. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Funktionsbausteine (36) Anzeigevorrichtungen (4o,5o,51,52) zur Sichtanzeige der entsprechenden Meßergebnisse besitzen.
8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtungen ein Anzeigegerät (4o) und Signallämpchen (5o,51,52) umfassen.
9. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktionsbausteine (36) Karten (35) mit identischen gedruckten Schaltungen umfassen.
10. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Funktionsbaustein (36) eine einzige Karte (35) umfaßt.
11. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktionsbausteine (36) Widerstände (66,67, 68) umfassen, um die Verarbeitungsbeiwerte der entsprechenden Messungen zu bilden.
12. Gerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Funktionsbausteine (36) Speicher (69,7o) enthalten.
13. Gerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Steuervorrichtung (43) zum Ansteueren der Speicher (69,7o) umfaßt.

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14. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Punktionsbausteine auf die entsprechende Messung bezogene Regelvorrichtungen (53,54,55) umfassen.
15. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Versorgungsbaustein (1) Vorrichtungen zur Nulleinstellung sowie zur Regelung der Empfindlichkeit der Meßsignale umfaßt.
16. Gerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Versorgungsbaustein (1) eine Anzahl von Karten (9) umfaßt, sowie dadurch, daß jede "Karte (9) zur Verstärkung mehrerer Meßsignale vorgesehen ist und die Katen (9) im wesentlichen gleiche gedruckte Schaltungen besitzen.
17. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, daß der Versorgungsbaustein (1) eine ausbaubare Übersichtstafel (46) umfaßt.
18. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsignale Ausgangssignale der Meßköpfe zur Messung der Dimensionen mechanischer Bauteile enthalten.
19. Gerät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Schaltung (6) zur Abgabe eines Signals für die ümgebungs-

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temperatur sowie zur übertragung dieses Signals an die Funktionsbausteine (36) umfaßt.

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