DE3202566A1 - Kontaktpunkt-messeinrichtung - Google Patents
Kontaktpunkt-messeinrichtungInfo
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Description
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zugelassener Vertreter beim Europäischen Patentamt
Representative before the European Patent Office
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Tolofon: | (089)7 9150 50 |
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münchen | |
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Kontaktpunkt-Meßeinrichtung
r s
Die Erfindung betrifft eine Kontaktpunkfe-Meßeinrichtung, die mit
einem Kontakt-Kodierer ausgestattet ist. Es ist grundsätzlich bekannt, den mechanischen Abstand oder Versatz von Meßelementen
in Form digitaler elektrischer Signale zu erfassen. Entsprechende Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich bei verschiedenen Meßaufgaben,
beispielsweise bei Längenmeßeinrichtungen, Positionierungsdetektoren oder bei ähnlichen Aufgaben. Die Meßeinrichtung
zur Feststellung des mechanischen Abstandes oder Versatzes dieser Art ermittelt auf elektrischem Weg die Länge eines
Meßobjektes als Verschiebung einer Meßskala oder dergleichen. Als Meßfühler sind elektromagnetische, elektrostatische, photoelektrische
oder ähnliche andere Typen bekannt. Insbesondere ist die Verwendung eines photoelektrischen Wandlers in Verbindung
mit einer Meßeinrichtung zur Messung eines mechanischen Abstandes weit verbreitet und wird praktisch bei Mikrometern,
Schublehren, Koordinatenmeßeinrichtungen usw. angewandt. Eine vorteilhafte Anwendung ergibt sich dabei auf Grund der Möglichkeiten,
mit solchen Meßfühlern eine Miniaturisierung und eine außerordentlich genaue Messung zu erreichen.
Die herkömmlichen Meßfühler und Meßeinrichtungen haben erhebliche Nachteile, weil sie verhältnismäßig teuer sind und einen
verhältnismäßig großen Verbrauch an elektrischem Strom haben. Da kleine Längenmeßeinrichtungen neuerdings Batterien verwenden,
um die Meßeinrichtungen zu betreiben, ist es erforderlich,
daß die Einrichtung eine lange Lebensdauer hat und nur einen geringen elektrischen Strom verbraucht. Bei einer solchen Meßeinrichtung
mit digitaler Anzeige wird die elektrische Funktion von C-MOS-Schaltungen übernommen, und diese Verarbeitungsschaltungen
verbrauchen nur einen erstaunlich geringen Strom. Im Gegensatz dazu fließt in photoelektrischen Einrichtungen herkömmlicher
Art, in Lichtsendern für eine photoelektrische Umwandlung, in lichtemittierenden Dioden beispielsweise ein großer
elektrischer Strom, welcher den Gesamtverbrauch an elektrischem Strom vergrößert.
Außer den oben erwähnten, berührungsfreien oder kontaktlosen
Kodierern ist ein Kontaktpünkt-Kodierer bekannt, welcher mit Hilfe von Kontaktpunkten digitale elektrische Signale aus einem
Einschalt- und Ausschalt-Vorgang ermittelt. Der Kontaktpunkt-Kodierer hat den Vorteil, daß er einen einfachen Aufbau aufweist
und elektrisch einen mechanischen Versatz ermitteln kann. Ein solches Gerät läßt sich praktisch auf bestimmten Anwendungsgebieten
einsetzen. Es wird jedoch auf solchen Gebieten als Positionierungseinrichtung oder als Drehpositionsfühler bei
größeren Antriebseinrichtungen verwendet, bei denen keine besondere Genauigkeit erforderlich ist, und die Anwendung der
Kontaktpunkt-Einrichtung wird nicht auf solchen Gebieten in Betracht gezogen, insbesondere nicht bei Längenmeßeinrichtungen,
bei denen ein kleines und zugleich genaues Gerät benötigt wird. Mit anderen Worten, die Kontaktpunkt-Einrichtung der eingangs
erwähnten Art ist von geringer Zuverlässigkeit und hat die grundlegenden Nachteile, daß die Kontaktverhältnisse außerordentlich
instabil sind und beim Langzeit-Gebrauch die Kontaktverhältnisse leicht verändert werden können. Deshalb ist
es nicht möglich, Längenmeßgeräte usw. mit einem Kontaktpunkt-Kodierer auszustatten, bei denen ein nicht einwandfreier
Kontakt direkt zu einem Fehler führt.
Andererseits weist der Kontaktpunkt-Kodierer die Vorteile auf, daß mit Hilfe einer angelegten Spannung ein mechanischer Abstand,
Versatz oder dergleichen in digitale elektrische Impulse umgewandelt werden kann und daß grundsätzlich kein elektrischer
Stromverbrauch erforderlich ist. Diese Vorteile lassen sich bei kleinen Meßgeräten anwenden, welche nur wenig elektrischen Strom
verbrauchen und von Batterien betrieben werden, und zwar durch eine Kombination von spannungsgesteuerten Elementen, beispielsweise
von C-MOS-Transistoren.
Es ist als vorteilhaft anzusehen, daß die Meßeinrichtung einen Kontaktpunkt-Kodierer, eine Zählerschaltung, welche aus C-MOS- ·
Transistoren und integrierten Schaltungen gebildet ist, um
Spannungsimpulse des Kontaktpunkt-Kodierers zu zählen und
eine Anzeigeeinrichtung für den Meßwert aufweist, welche unter Verwendung von FlüssigkristalLen arbeitet, um den Zählwert des
Zählers als Meßwert darzustellen. Der Aufbau der oben beschriebenen Meßeinrichtung kann ein Meßgerät von geringem Preis und
mit geringem Stromverbrauch liefern.
Da jedoch spannungsgesteuerten Elemente der C-MOS-Transistoren
und der integrierten Schaltungen nicht, für Hochgeschwindigkeitsbetrieb
geeignet sind, ist es bei einer Ausbildung der Meßeinrichtung gemäß der obigen Beschreibung nicht möglich, daß die
Meßeinrichtung rasch bewegten Meßelementen folgen kann, und es tritt daher bei dem in der Anzeigeeinrichtung angezeigten
Meßwert ein Fehler auf, wenn Hochfrequenz-Signale von dem Kontaktpunkt-Kodierer als Meßsignale geliefert werden. Deshalb
ist die Meßeinrichtung mit einem oben beschriebenen Aufbau im praktischen Gebrauch als außerordentlich nachteilig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung
der eingangs näher genannten Art zu schaffen, welche auch bei einer Bewegung der Meßelemente mit besonders hoher Geschwindigkeit
mit hoher Zuverlässigkeit fehlerfrei arbeitet.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß Meßkontaktpunkte
vorgesehen sind, welche aus Grobmeßkontaktpunkten, die in einem vorgegebenen Abstand voneinander angeordnet sind,
und aus Feinmeßkontaktpunkten bestehen, welche den Abstand zwischen den Grobmeßkontaktpunkten mit einer vorgegebenen Teilung
unterteilen, daß weiterhin eine Zählschaltung vorhanden ist, die einen Grobzähler auiweist, welcher die Grobmeßsignale
zählt, welche von den Grobmeßkontaktpunkten geliefert werden, und welcher einen Feinzähler aufweist, welcher die Feinmeßsignale
zählt, die von den Feinmeßkontaktpunkten geliefert werden wobei der Zähler durch die Grobmeßsignale zurückgestellt
werden kann, und daß eine Anzeigeeinrichtung für Meßwerte vor-
gesehen ist, die einen Anzeigeteil für Ziffern mit höherer
Wertigkeit aufweist, in welchem der Zählerwert des Grobzählers in Form von Ziffern mit höherer Wertigkeit angezeigt wird, und welche einen Anzeigeteil aufweist, in welchem der Zählwert des Feinzählers in Form von Ziffern mit niedriger Wertigkeit angezeigt wird.
Wertigkeit aufweist, in welchem der Zählerwert des Grobzählers in Form von Ziffern mit höherer Wertigkeit angezeigt wird, und welche einen Anzeigeteil aufweist, in welchem der Zählwert des Feinzählers in Form von Ziffern mit niedriger Wertigkeit angezeigt wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen
des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den Unteransprüchen
des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den Unteransprüchen
Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung
beschrieben; in dieser zeigen:
Fig. 1 den Aufbau einer ersten bevorzugten Ausführungsform
des Erfindungsgegenstandes,
Fig. 2 Wellenform-Diagramme von Meßsignalen 100 gemäß der in
der Fig. 1 dargestelltem Ausführungsform,
Fig. 3 den Aufbau einer zweiten bevorzugten Ausführungsform
des Erfindungsgegenstandes,
Fig. 4 den Aufbau einer dritten bevorzugten Ausführungsform
des Erfindungsgegenstandes,
Fig. 5 ein Wellenformdiagramm des Meßsignals gemäß der in der
Fig. 4 veranschaulichton Ausführungsform,
Fig. 6 den Aufbau einer vierten bevorzugten Ausführungsform
des Erfindungsgegenstandes,
Fig. 7 das Prinzip der in der Fig. 6 veranschaulichten Ausführungsform
des Erfindungsgegenstandes,
Fig. 8 ein Wellenformdiagramm des Ausgangssignals der in der
Fig. 6 veranschaulichten Einrichtung,
Fig. 9 den Aufbau einer fünften bevorzugten Ausführungsform
des Erfindungsgegenstandes,
Fig. 10, 11, 12 und 13 den Aufbau einer sechsten bevorzugten
Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes,
Fig. 14 den Aufbau einer siebten bevorzugten Ausführungsform
des Erfindungsgegenstandes und
Fig. 15 eine bevorzugte Ausführungsform der Schleifkontakte.
In der Fig. 1 der Zeichnung ist eine erste bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Gemäß der Zeichnung
weist die Ausführungsform folgende Teile auf: Einen Kodierer mit Kontaktpunkten, welcher impulsförmige Meßsignale 100 in Abhängigkeit
von der Meßgröße liefert, eine Zählschaltung 12, welche die Anzahlen der Impulse der Meßsignale 100 zählt, und eine
Anzeigeeinrichtung 14 für den Meßwert, welche die Meßgröße in digitaler Form darstellt, und zwar auf der Basis des von der
Zählschaltung 12 gezählten Wertes.
In dem Kontaktpunkt-Kodierer 10 bestehen die Meßkontaktpunkte aus einem Leiter, welcher auf der festen Kontaktpunktbasis 10 ausgebildet
ist. Die Meßkontaktpunkte sind in regelmäßiger Folge in der Richtung A-B angeordnet, und jeder der Kontaktpunkte ist durch
eine leitende Platte 18 mit einem gemeinsamen Anschluß versehen. Die leitende Platte 18 besteht aus einem Leiter, der auf der
Kontaktpunktbasis 16 ausgebildet und entlang der Richtung A-B angeordnet ist. Die Meßkontaktpunkte bestehen aus Grobmeßkontaktpunkten
20-1, 20-2« 20-3 ..., welche nach Art von Klaviertasten ausgebildet sind und welche in regelmäßiger Folge und
auf entsprechendem Abstand angeordnet sind, sowie aus Feinmeßkontaktpunkten 22-1, 22-2, 22-3 ..., welche ebenfalls wie Klaviertasten
ausgebildet sind und welche den Grobmeßkontaktpunkt 20 in bestimmten Abständen unterteilen. Die Grobmeßkontaktpunkte
20-1. 20-2, 20-3 ... und die Feinmeßkontaktpunkte 22-1. 22-2, 22-3.... erstrecken sich in ihrer Längsausdehnung quer zu der
Richtung A-B, und zwar von der leitenden Pla/tte 18 aus nach
rechts in der Zeichnung. Die Grobmeßkontaktpunkte 20-1, 20-2, 20-3,... erstrecken sich weiter als die Feinmeßkontaktpunkte
22-1, 22-2, 22-3,... Darauf sind eine erste Bürste 24a und eine zweite Bürste 24b angeordnet, die beide entlang der Richtung
A-B in konstanter Anordnung gemeinsam mit der Bewegung von nicht dargestellten Meßelementen bewegbar sind. Die erste Bürste
24a kann über die Grobmeßkontaktpunkte 20 gleiten, und die zweite Bürste 24b kann sowohl über die Grobmeßkontaktpunkte 20 als
auch über die Feinmeßkontaktpunkte 22 gleiten. Die Grobmeßkontaktpunkte 20 und die Feinmeßkontaktpunkte 22 sind gemeinsam
über die leitende Platte 18 mit einer Batterie 26 verbunden.
Die Meßsignale 100 bestehen aus einem Grobmeßsignal 100a und
aus einem Feinmeßsignal 100b. Das Grobmeßsignal 100a wird von der ersten Bürste 24a geliefert, und das Feinmeßsignal 100b
wird von der zweiten Bürste 24b geliefert, und zwar jeweils an die Zählschaltung 12.
Das Grobmeßsignal 100a, welches an den Zähler 12 geliefert wird, wird an einen Zähleingang eines ersten Zählers 30a geführt und
weiterhin an einen Rückstelleingang eines zweiten Zählers. 30b. Das Feinmeßsignal 100b wird an einen Zähleingang des zweiten
Zählers 30b geführt. Die Zähler 30a und 30b sind aus C-MOS-Transistoren,
integrierten Schaltungen usw. aufgebaut.
Jeder der Zählwerte 102a und 102b von jedem der Zähler 30a und 30b wird einer Anzeigeeinrichtung 14 zugeführt. Der Zählwert
102a von Zähler 30a wird einer Anzeigeeinrichtung 32a (Flüssigkristall) für eine Zahl mit höherem Stellenwert zugeführt, welche
die Zahlen oder Ziffern mit höherem Stellenwert anzeigt. Der Zählwert 102b von dem Zähler 30b wird einer Anzeigeeinrichtung
32b (Flüssigkristall) für eine Zahl mit niedrigerem Stellenwert zugeführt, welche die Zahlen oder Ziffern des Meßwertes
mit dem niedrigeren Stellenwert anzeigt.
Die erste bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes,
welche gemäß der obigen Beschreibung aufgebaut ist, arbeitet nach der folgenden Funktionsbeschreibung.
Wenn der gemessene Wert derjenigen Größe verändert wird, welche dem Meßwert entspricht, werden die Bürsten 24a und 24b in entsprechender
Weise gleichzeitig an den Meßkontaktpunkten entlanggeführt. Folglich werden das Grobmeßsignal 100a und das Feinmeßsignal
100b gemäß Fig. 2 den Zählern 30a bzw. 30b zugeführt, um gezählt zu werden. Der Zähler 30b wird zurückgestellt, sobald
das Grobmeßsignal 100a seinen Impuls erzeugt. Die Anzeigeeinrichtung 32a für Ziffern mit höherem Stellenwert und die
Anzeigeeinrichtung 32b für Ziffern mit geringerem Stellenwert
zeigen diese Ziffern mit Hilfe der jeweiligen Meßwerte digital
an, so daß eine Bedienungsperson diese Zahlen oder Ziffern lesen kann.
Wenn sich die Meßelemente schneller bewegen, ist es nicht möglich,
das Feinmeßsignal 100b zu zählen, weil die Impulsintervalle des Feinmeßsignals 100b kürzer werden. In diesem Falle sind jedoch
die Impulsintervalle des Grobmeßsignals 100a nicht so viel kürzer, daß der Zählvorgang im Zähler 30a nicht ablaufen könnte, so daß
weiter gezählt werden kann. Es wird dann in der Anzeigeeinrichtung 32a der Meßwert mit seinen Ziffern mit höherem Stellenwert angezeigt.
Unmittelbar bevor die Meßelemente mit ihrer Bewegung aufhören, wird es möglich, das Feinmeßsignal 100b im Zähler 30b zu
zählen, und die Ziffern mit niedrigerem Stellenwert des Meßwertes können mit entsprechender Genauigkeit angezeigt werden,
wenn die Meßelemente im Begriff sind, mit der Bewegung aufzuhören.
Gemäß der obigen Beschreibung kann bei der beschriebenen Ausführungsform
des Erfindungsgegenstandes der Meßwert ohne Fehler angezeigt werden, wenn die Meßelemente schneller bewegt werden.
In der Fig. 3 ist eine zweite bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
dargestellt, wobei entsprechende Bezugszeichen entsprechende Elemente wie in der Fig. 1 bezeichnen und
nicht nochmals beschrieben werden.
Die Ausführungsform gemäß Fig. 3 zeichnet sich dadurch aus,
daß die Kontaktpunktbasis 16 zylindrisch ausgebildet ist.
Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß die Kontaktpuntbasis
16 kleiner gestaltet werden kann und daß die Grobmeßkontaktpunkte 20 sowie die Feinmeßkontaktpunkte 22 von Bürsten 24a und 24b
kontaktiert oder berührt werden können, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind, und zwar mit einem konstanten Druck.
Die Grobmeßkontaktpunkte 20 und die Feinmeßkontaktpunkte 22 können auf der äußeren Oberfläche der Kontaktpunktbasis 16
angeordnet sein, und die Kontaktpunktbasis 16 kann in diesem
Fall als massive Säule oder Walze ausgebildet sein.
In der Fig. 4 ist eine dritte bevorzugte Ausführungsform des
Erfindungsgegenstandes dargestellt, wobei mit gleichen Bezugszeichen entsprechend gleiche Hauelemente bezeichnet sind, die
oben bereits beschrieben wurden.
Diese Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß die Grobmeßkontaktpunkte
20 und die Feinmeßkontaktpunkte 22 jeweils mit der leitenden Platte 18 über Widerstandsplatten 34 und 36
verbunden sind, von denen jede einen anderen Widerstandswert aufweist. Weiterhin zeichnet sich diese Ausführungsform dadurch
aus, daß die Grobmeßkontaktpunkte 20 und die Feinmeßkontaktpunkte 22 in derselben Länge angeordnet sind, so daß die eine Bürste
über die Endpunkte der Grobmeßkontaktpunkte 20 und über die Feinmeßkontaktpunkte 22 hinweggleiten kann. Das Meßsignal 100
wird einer Meßsignal-Auswahlschaltung 38 zugeführt, welche in der Zählschaltung 12 vorgesehen ist und welche das Grobmeßsignal
100a und das Feinmeßsignal 100b auswählt, und zwar auf der Basis der Spannungsdifferenz zwischen dem Meßsignal 100
und dem Ausgangssignal der Zähler 30a und 30b.
Die gemäß der obigen Beschreibung aufgebaute Ausführungsform
gemäß Fig. 4 arbeitet folgendermaßen:
Bei dieser Ausführungsform ist der Widerstandswert der Widerstände
34 größer als derjenige der Widerstände 36, und das in der Fig. 5 dargestellte Meßsignal wird der Meßsignal-Auswahlschaltung
38 zugeführt, wenn die Meßelemente entlanggeführt werden. Die Signal-Auswahlschaltung 38 liefert am Ausgang das Grobmeßsignal
100a, wenn das Meßsignal V. wird, und das Feinmeßsignal
100b, wenn das gemessene Signal 100 V- wird. Folglich können das Grobmeßsignal 100a und das Feinmeßsignal 100b dem Zähler
30a bzw. 30b jeweils in der Weise zugeführt werden, wie es oben anhand der Fig. 2 beschrieben wurde.
Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß ein Bürstensatz 24
es erleichtern kann, einen Kontaktpunktkodierer 10 herzustellen.
Gemäß der obigen Beschreibung kann nach der Erfindung eine Kontaktpunkt-Meßeinrichtung
erreicht werden, ohne daß ein Meßfehler auftritt, wenn die Meßelemente mit größerer Geschwindigkeit entlangbewegt
werden.
Gemäß der Erfindung sieht eine bevorzugte Ausführungsform vor,
daß eine andere Bürste als die Bürste 24 bei der oben beschriebenen Ausführungsform verwendet wird, welche in einer Anordnung
verwendet wird, welche dieselbe Phase wie die Bürste 24 aufweist, um in Bezug auf die gemessenen Signale keine Fehlerimpulse zu
erzeugen. Weiterhin ist vorzugsweise vorgesehen, daß eine andere Bürste als die Bürste 24 in einer Anordnung vorhanden ist, welche
eine gegenüber der Bürste 24 unterschiedliche Phasenlage hat, um die Bewegungsrichtung der Meßelemente zu unterscheiden.
Gemäß der oben beschriebenen zweiten bevorzugten Ausführungsform
des Erfindungsgegenstandes kann die Kontaktpunktbasis als Zylinder,
Säule oder Walze ausgebildet sein, und diejenigen Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes, welche eine Kontaktpunktbasis
dieser Art verwenden, werden nachfolgend beschrieben. Bei den folgenden Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes
werden die Grobmeß-Kontaktpunkte und die Feinmeß-Kontaktpunkte nicht unterschieden, sondern einfach als Gleitkontaktpunkte oder
Schleifkontaktpunkte bezeichnet.
In der Fig. 6 wird die vierte bevorzugte Ausführungsform des
Erfindungsgegenstandes beschrieben.
Bei dieser Ausführungsform besteht die Kontaktpunktbasis 210
aus einer massiven Walze, die als Isolator ausgebildet ist. Diese Walze ist gemeinsam mit der Bewegung oder der Rotation der
Meßelemente, die nicht dargestellt sind, drehbar angeordnet.
Jeder der Schleifkontaktpunkte, die in zwei Gruppen 212 und
unterteilt und entlang der axialen Richtung angeordnet sind, ist derart auf der Walze angeordnet, daß die Schleifkontaktpunkte
äquidistant auf der Oberfläche der Kontaktpunktbasis 210 in Umfangsrichtung verteilt sind, wobei die längere Seite der
Schleifkontakt, wobei die längere Seite der Schleifkontaktpunkte parallel zu der Achse P verläuft. Jeder der Schleifkontaktpunkte
ist an seinen beiden Enden durch Kurzschlußringe 212a, 212b, 214a bzw. 214b kurzgeschlossen. Die Kurzschlußringe
212b und 214b sind über die Bürsten 224a und 2 26a mit den Klemmen
224 und 226 verbunden. Die Bürsten 216 und 218 werden auf die Schleifkontaktpunkte 212 und 214 über eine Halterung 228
mit einem bestimmten Druck aufgedrückt. Die Spannung einer Batterie 222 wird den Bürsten 216 und 218 über die Halterung 228 und
einen Widerstand 220 zugeführt.
Die Fig. 7 beschreibt die in der Fig. 6 dargestellte Einrichtung noch näher, und gleiche. Bezugszeichen bezeichnen gleiche Bauelemente
wie in der Fig. 6. Gemäß der Fig. 7 ist jeder der Schleifkontaktpunkte 212 und 214 an einer Stelle angeordnet, so daß
er eine unterschiedliche Phasenlage hat, und er kann in der Richtung A-B unter Beibehaltung dieser Phasenbeziehung bewegt
werden, wobei die Meßelemente bewegt werden.
Wenn bei dieser Ausführungsform die Meßelemente in einer bestimmten
Richtung bewegt werden, dreht sich die Kontaktpunktbasis 210, so daß der Kontakt der Bürsten 216 und 218 mit jedem
der Schleifkontaktpunkte 212 bzw. 214 fortlaufend eingeschaltet bzw. ausgeschaltet wird. Folglich erscheint ein Rechteck-Spannungssignal,
welches gemäß der Darstellung in der Fig. 8 an den Klemmen 224 und 226 eine unterschiedliche Phasenlage hat.
Wenn die relative Phasenlage jedes Schleifkontaktpunktes festgelegt ist, können an den Klemmen 224 und 226 zwei Rechteck-Wellensignale
erhalten werden, und zwar mit einer Phasendifferenz von 90 Grad, wie es in der Fig. 8 dargestellt ist. Die Verwendung
beider Signale erhöht die Meßgenauigkeit und das Auflösungsvermögen
der Messung, und es wird außerdem die Bewegungsrichtung der Meßelemente unterschieden.
Bei dieser Ausführungsform sind die Schleifkontaktpunkte in
einer regelmäßigen Folge auf dem Umfang der walzenförmigen
Kontaktpunktbasis 210 verteilt, wobei die längere Seite parallel zu der Achse P verläuft. Es ist technisch einfach, die Schleifkontaktpunkte
auf festen und konstanten Abständen anzuordnen, wie es oben beschrieben wurde, und deshalb kann die Anzahl der
Schleifkontaktpunkte außerordentlich leicht vergrößert werden.
Folglich kann die Meßeinrichtung, welche die Anordnung gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
verwendet, von geringer Größe sein und kann leicht bedient und betrieben werden. Wenn gemäß der Darstellung in
der Fig. 6 die Schleifkontaktpunkte 212 und 214 getrennt in
Bezug auf die axiale Richtung ausgebildet sind, wächst der Durchmesser der Kontaktpunktbasis 210 nicht. Wenn somit diese
Ausführungsform in Mikrometern verwendet wird, so wird ein
Spindeldurchgangsteil nicht konvex, und es lassen sich Mikrometer herstellen, die mit einer Hand zu betätigen sind. Zusätzlich
zu den obigen Ausführungen ist zu berücksichtigen, daß im Falle der Anordnung des Dreh-Kodierers in Mikrometern
eine parallele, senkrechte und koaxiale Anordnung in Bezug auf die Spindeln usw. mit Sicherheit gewährleistet sein muß. Bei
dem gemäß der Erfindung ausgebildeten Walzenkodierer jedoch ist nur eine koaxiale Anordnung erforderlich, und es werden
die Herstellung, der Zusammenbau und die Justierung der Bauteile erheblich vereinfacht. Außerdem ist ersichtlich, daß
bei der erfindungsgemäßen Anordnung der Zusammenbau und die
gesamte Fertigung vereinfacht werden, da die lediglich erforderliche koaxiale Anordnung unter den drei oben genannten Bedingungen
am einfachsten zu erfüllen ist.
Weiterhin ist es technisch auch einfach, walzenförmige oder
säulenförmige Bauteile mit einem perfekten Kreisquerschnitt
1}
herzustellen und mit hoher Zuverlässigkeit die Mittelasche festzustellen.
Bei der in der Fig. 6 veranschaulichten bevorzugten Ausführungsform sind der perfekte Kreisquerschnitt und die genaue
Mittelachse der walzenförmigen Kontaktpunktbasis 210
leicht zu erreichen. Folglich haben bei der in der Fig. 6 dargestellten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes die
Schleifkontaktpunkte 212 und :!14 gegenüber den Bürsten 216
und 218 keine Neigung, und der Kontaktdruck wird stets zwischen
den Schleifkontaktpunkten 212 und 214 einerseits und den Bürsten
216 und 218 andererseits konstant gehalten. Folglich verursacht die hier beschriebene Ausführungsform kein Rauschen in dem
rechteckförmigen Wellensignal und die Meßergebnisse der Meßeinrichtung
erzeugen keinen Fehler.
In der Fig. 9 ist eine fünfte bevorzugte Ausführungsform des
Erfindungsgegenstandes veranschaulicht, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile wie in der Fig. 6 bezeichnen.
Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß als Kontaktpunktbasis
210 eine Hohlwalze verwendet wird.
Diese Ausführungsform hat auch den Vorteil, daß das Trägheitsmoment
der Kontaktpunktwalze 210 klein ist und daß die Schleifkontaktpunkte innerhalb oder außerhalb der Kontaktpunktbasis
210 angeordnet sein können.
Die Figuren 10, 11, 12 und 13 zeigen eine sechste bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes, wobei gleiche Bezugszeichen
entsprechend gleiche Bauteile wie in der Fig. 6 bezeichnen.
Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß ein proportionaler
Kontaktdruck zwischen jeder Bürste und den Schleifkontaktpunkten besteht, und zwar für den Fall, daß eine Mehrzahl von
Bürsten verwendet werden.
Gemäß dor Darstellung in der Zeichnung wird als Kontaktpunktbasis
2Ί0 eine Hohlwalze verwendet, und die Schleifkontaktpunkte sind auf der Innenseite des Umfangs der Kontaktpunktbasis 210
angeordnet. Die Kontaktpunktbasis 210 ist auf einer Grundplatte befestigt, die nicht dargestellt ist, und eine Anzahl von gleich
ausgebildeten Bürsten 230, 232 drehen sich geraeinsam mit den
Meßelementen, wobei fortlaufend und abwechselnd der Kontakt mit den Schleifkontaktpunkten eingeschaltet bzw. ausgeschaltet
wi rd.
Gemäß der Darstellung in der Fig. 11 ist jede der Bürsten 230,
die in dieser Ausführungsform verwendet werden, an einer Trägerwelle
236 befestigt, die ihrerseits an einer drehbaren Welle angebracht ist, und zwar koaxial zur Achse P der drehbaren Welle
234, welche bei der Bewegung der Meßelemente rotiert. Auf der Seite der Trägerwelle 236 ist eine Nut 238 angebracht. Die Bürsten
230 sind in der Nut mit Hilfe von Federn 240 und 242 bewegbar gehalten, und die Federn sind auf der Trägerwelle 236 abgestützt.
Die Trägerwelle 236 ist als Leite;r ausgebildet, und ein Leitungsdraht
244 ist zwischen der Trägerwelle 236 und den Bürsten 230 angeordnet. Ein Widerstand 220 und eine Batterie 222 sind mit
der Trägerwelle 236 verbunden, und zwar in derselben Weise wie bei der anhand der Fig. 6 beschriebenen Ausführungsform. Die ·
Kontaktfläche der Bürsten 230 und 232 mit den Schleifkontaktpunkten
ist wie ein Kreisbogen ausgebildet, entsprechend der inneren Oberfläche der walzenförmigen Kontaktpunktbasis 10.
Die Bürsten 230 werden schwach auf die Gl οitkoniaktpunkte gedrückt,
wenn die Trä^erweI1 ο 236 angohallon wird, und sie werden
durch die Zentrifugalkraft allmählich fest auf die Schleifkontaktpunkte
gedrückt, wenn die Rotationsgeschwindigkeit der Trägerwelle 236 zunimmt. Folglich können die Bürsten 230 mit
demselben Druck wie andere Bürsten 232, die in derselben Weise angeordnet sind, auf die Schleifkontaktpunkte gedrückt und mit
den Schleifkontaktpunkten in Berührung oder Kontakt gebracht werden. Die Bürsten 230 und 232 sind an der Stelle angeordnet,
welche entlang dem Umfang um die Achse P denselben Winkel haben, da die Schleifkontaktpunkte zu der Richtung der Achse P an
Stellen mit unterschiedlicher Phasenlage angeordnet sind. Folglich können die Rechteckwellensignale geliefert werden, welche
verschiedene Phasen haben.
In der Fig. 14 ist eine siebte bevorzugte Ausführungsform des
Erfindungsgegenstandes dargestellt, wobei gleiche Bezugszeichen
gleiche Bauteile wie in der Fig. 12 bezeichnen.
In der Fig. 14 wird ein Fall veranschaulicht, bei welchem es schwierig ist, eine Mehrzahl von Schleifkontaktpunkten mit verschiedenen
Phasenlagen auf der Innenseite der Umfangsflache der
Kontaktpunktbasis 210 anzuordnen, wie es bei der sechsten Ausführungsform der Fall ist.
In der Fig. 14 ist die Kontaktpunktbasis 210 nicht dargestellt. Auf der Innenseite der Umfangsflache der Kontaktpunktbasis sind
zwei Gruppen von Schleifkontaktpunkten mit gleicher Phasenlage angeordnet. Diesen zwei Gruppen von Schleifkontaktpunkten auf
der Innenseite des Umfangs der Kontaktpunktbasis 210 sind Bürsten 230 und 232 zugeordnet, die an unterschiedlichen Winkelpositionen
auf dem Umfang zur Achse P angeordnet sind und einen Kontakt mit den Schleifkontaktpunkten herstellen.
Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß im Falle der Verwendung
einer Mehrzahl von Schleifkontaktpunkten, die auf der
Innenseite des Umfangs der Kontaktpunktbasis 210 angeordnet sind, jede der Schleifkontaktpunktgruppen dieselbe Phase bekommt und
leicht positioniert werden kann.
Gemäß der obigen Beschreibung kann nach der Erfindung der Durchmesser
der Kontaktpunktbasis auf ein Minimum gebracht werden, so daß eine besonders kleine Meßeinrichtung erreicht wird. Weiterhin
enthalten die Meßergebnisse keinen Fehler, da die Schleifkontaktpunkte und die Bürsten mit einem konstanten Druck gegeneinander
gedrückt und damit in Kontakt gebracht werden können.
Weiterhin ist es gomiiß der Erfindung im Falle der Verwendung
einer Hohlwalze als Kontaktpunktbasis vorteilhaft, diese Anordnung zusammen mit schnell bewegten Meßelementen zu verwenden.
Die Bürsten können auf der Innenseite und auf der Außenseite des Umfangs der Kontaktpunktbasis angeordnet sein.
Wenn die Kontaktpunktbasis hohl ist und feststeht und die Bürsten gedreht werden, kann der Druck zwischen den Bürsten und den
Schleifkontaktpunkten proportional eingestellt werden. In diesem
Fall kann jeder der Schleifkontaktpunkte leicht auch für
den Fall ordnungsgemäß positioniert werden, daß die Bürsten auf einer unterschiedlichen Winkelposition zu der axialen Richtung
der Kontaktpunktbasis angeordnet sind, da jede der Schleifkontaktpunktgruppen
in derselben Phasenlage positioniert werden kann.
Wenn gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes eine Hohlwalze als Kontaktpunktbasis verwendet
wird, wobei die Schleifkontaktpunkte auf der Innenseite und auf der Außenseite des Umfanges der Kontaktpunktbasis angeordnet
sein können und die Installation der Bürsten abwechselnd einen Kontakt bei derselben Phase einschaltet und ausschaltet,
können auch nicht sauber ausgebildete Rechteckwellen-Ausgangssignale ordnungsgemäß verarbeitet werden. Weiterhin ist es im
Hinblick auf die Verarbeitung von Rechtecksignalen, die nicht
exakt ausgebildet sind, von Vorteil, daß die Bürsten derart angeordnet sind, daß der Kontakt bei verschieden positionierten
Schleifkontaktpunkten bei derselben Phasenlage eingeschaltet
und ausgeschaltet wird.
Die erfindungsgemäße Einrichtung ist außerordentlich einfach herzustellen.
Kino Massenproduktion der Kontaktpunktbasis kann vorzugsweise
dadurch erfolgen, daß walzenförmige Werkstücke mit einem vorgegebenen
Durchmesser in bestimmten Abständen abgeschnitten werden, und auch der Zusammenbau ist leicht auszuführen,
und zwar in der Weise, daß sich kürzere Fertigungszeiten ergeben.
Da für alle Bürsten dasselbe Material verwendet werden kann, eignet
sich der Erfindungsgegenstand besonders gut für eine Massenproduktion.
Weiterhin können die Schleifkontaktpunkte in der Weise hergestellt
werden, daß die leitenden Schichten 248 vorab als dünne Schicht oder Film 246 mit Hilfe eines Niederschlags ausgebildet werden.
Nachdem die dünnen Schichten oder Filme in bestimmte Größen zugeschnitten sind, könnnen sie auf dem Umfang der Kontaktpunktbasis
aufgeklebt werden, wodurch die Fertigung wesentlich vereinfacht wird. Die Einrichtung kann mit der erforderlichen Genauigkeit
unter Beachtung des Unterschiedes im Druchmesser der Kontaktpunktbasis leicht hergestellt werden, und zwar in der
Weise, daß der Abstand der leitenden Schichten in der Fig. 14 auf ein Minimum gebracht wird, um auf den Umfang der Kontaktpunktbasis
aufgebracht oder aufgeklebt zu werden, welche einen anderen Durchmesser hat.
Gemäß der Erfindung kann ein Kontaktpunkt-Kodierer für eine Meßeinrichtung
mit besonders geringen Abmessungen hergestellt werden, und es kann gemäß der Erfindung weiterhin der Druck zwischen
den Bürsten und den Schleifkontaktpunkten konstant gehalten
werden. Schließlich ist der Erfindungsgegenstand im Hinblick
auf eine wirtschaftliche Fertigung besonders günstig ausgebildet.
Claims (10)
- Patentansprüche/ 1./Kontaktpunkt-Meßeinrichtung mit einem Kontaktpunkt-Kodierer, welcher Meßkontaktpunkte aufweist, die in einer regelmäßigen Folge in einer vorgebbaren Richtung angeordnet sind, und welcher Bürsten aufweist, welche entsprechend der Bewegung der bewegbaren Elemente in Bezug auf die Meßkontaktpunkte bewegbar angeordnet sind, so daß bei der Bewegung ein Kontakt mit den Meßkontaktpunkten abwechselnd eingeschaltet und ausgeschaltet wird, wobei impulsförmige Meßsignale gemäß einer Meßgröße geliefert werden, mit einer Zählschaltung, welche die Anzahl der Impulse der Meßsignale zählt, und mit einer Anzeigeeinrichtung für Meßwerte, welche die Meßgröße entsprechend dem im Zähler gezählten Wert digital anzeigt, dadurch gekennzeichnet, daß Meßkontaktpunkte vorgesehen sind, welche aus Grobmeßkontaktpunkten, die in einem vorgegebenen Abstand voneinander angeordnet sind, und aus Feinmeßkontaktpunkten bestehen, welche den Abstand zwischen den Grobmeßkontaktpunkten mit einer vorgegebenen Teilung unterteilen, daß weiterhin eine Zählschaltung vorhanden ist, die einen Grobzähler aufweist, welcher die Grobmeßsignale zählt, welche von den Grobmeßkontaktpunkten geliefert werden, und welcher einen Feinzähler aufweist, welcher die Feinmeßsignale zählt, die von den Feinmeßkontaktpunkten geliefert werden,wobei der Zähler durch die Grobmeßsignale zurückgestellt werden kann, und daß eine Anzeigeeinrichtung für Meßwerte vorgesehen ist, ■ die einen Anzeigeteil für Ziffern mit höherer Wertigkeit aufweist, in welchem der Zählerwert des Grobzählers in Form von Ziffern mit höherer Wertigkeit angezeigt wird, und welche einen Anzeigeteil aufweist, in welchem der Zählwert des Feinzählers in Form von Ziffern mit niedriger Wertigkeit angezeigt wird.
- 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Widerstände vorgesehen sind, welche verschiedene Widerstandswerte aufweisen und mit den Grobmeßkontaktpunkten sowie mit den Feinmeßkontaktpunkten verbunden sind, und daß die Zählschaltung eine Meßsignal-Auswahlschaltung aufweist, welche Grobmeßsignale und Feinmeßsignale auswählt und entsprechend der Spannungsdifferenz der Meßsignale herausgreift.
- 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine walzenförmige Kontaktpunktbasis vorgesehen ist, welche Schleifkontaktpunkte aufweist, die auf und entlang der Umfangsflache in einer regelmäßigen Folge und auf vorgebbaren Abständen angeordnet sind, daß weiterhin Bürsten vorhanden sind, welche entlang der Umfangsrichtung in Bezug auf die Kontaktpunktbasis bewegbar sind, wobei ein Kontakt mit den Schleifkontaktpunkten abwechselnd eingeschaltet und ausgeschaltet wird und wobei die Bewegung zusammen mit der Bewegung der Meßelemente erfolgt.
- 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktpunktbasis massiv oder hohl ausgebildet ist und die Schleifkontaktpunkte auf der Außenumfangsfläche der Kontaktpunktbasis angeordnet sind.
- 5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktpunktbasis hohl ausgebildet ist und die Schleifkontaktpunkte entlang der inneren Oberfläche der Kontaktpunktbasis angeordnet sind.
- 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bürsten über Federn gehalten werden, die auf einer Welle abgestützt sind, welche mit der Bewegung der Meßelemente bewegbar, und zwar drehbar angeordnet ist.
- 7. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktpunktbasis hohl ausgebildet ist und daß die Schleifkontaktpunkte sowohl auf der inneren als auch auf der äußeren Oberfläche der Kontaktpunktbasis angeordnet sind.
- 8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch g e kennzeichnet, daß die Schleifkontaktpunktgruppen in einer Mehrzahl von Reihen zu der axialen Richtung der Kontaktpunktbasis angeordnet sind und daß die Bürsten jeder Schleifkontaktpunktgruppe zugeordnet sind, um das Einschalten und das Ausschalten der Schleifkontaktpunktgruppen gleichzeitig ausführen zu können.
- 9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Bürsten derart angeordnet sind, daß die verschiedenen Schleifkontaktpunkte mit derselben Phasenlage eingeschaltet und ausgeschaltet werden.
- 10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Bürsten derart angeordnet sind, daß die verschiedenen Schleifkontaktpunkte bei unterschiedlichen Phasenlagen eingeschaltet und ausgeschaltet werden.
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