DE3214087C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine digitale Meß- und Anzeigeeinrich
tung für den Noniuswinkel einer Zeichenmaschine, die ein
Winkelschlitzelement mit in den Abständen einer Winkelmesser
einteilung angeordneten Schlitzen, das zwischen einem fest
stehenden Element und einem drehbaren Element angeordnet und
an einem dieser Elemente befestigt ist; die ein Nonius
schlitzelement mit in einer Noniuseinteilung entsprechenden
Weise angeordneten Schlitzen, das an dem anderen der beiden
Elemente befestigt ist; und die einen fotoempfindliche Ele
mente und entsprechende lichtemittierende Elemente, zwischen
denen das Winkelschlitzelement und das Noniusschlitzelement
einander gegenüber angeordnet sind, enthaltenden ersten
Codierer aufweist.
Bei üblichen Zeichenmaschinen, die mit den seit langem be
kannten Skalen versehen sind, ist es verhältnismäßig einfach,
den Drehwinkel der Lineale abzulesen und einzustellen, soweit
dies bis zu den feinsten Einteilungen auf dem Winkelmesser
geht. Es ist jedoch schwer, die Ablesung und Einstellung auf
der Nonius-Einteilung vorzunehmen, die feiner ist als die
feinste Einteilung auf dem Winkelmesser.
Bei einer vorbekannten Zeichenmaschine der eingangs genannten
Art (US-PS 41 51 649) wird der gesamte Winkel digital ange
zeigt. Hierbei besteht aber nun der Nachteil sehr vieler
Ziffern. Das Ablesen und Einstellen ist wegen dieser großen
Zahl von angezeigten Stellen sehr mühsam. Eine schnelle
Voreinstellung auf den ungefähren gewünschten Wert, wie dies
bei normalen Gradeinteilungen auf Skalen möglich ist, ist bei
dieser Zeichenmaschine nicht möglich.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Zeichenmaschine
zu schaffen, bei der nur der Noniuswinkel auf besonders
einfache Weise digital gemessen und angezeigt werden kann.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß die lichtemit
tierenden Elemente und fotoempfindlichen Elemente je einem
Noniuseinteilungsschlitz paarweise fest zugeordnet sind, daß
sie Schaltungen zum Bestimmen des Noniuswinkels entspechend
der Überlappung eines Schlitzes des Winkelschlitzelementes und
eines Schlitzes des Noniusschlitzelementes aufweist, und daß
ein zweiter Codierer für das Vorzeichen vorgesehen ist, der
einen sich über 180° erstreckenden kreisförmigen Schlitz
aufweist.
Bei der erfindungsgemäßen Zeichenmaschine kann der Noniuswin
kel leicht abgelesen werden, während die vollen Grade oder
größeren Winkeleinheiten auf einer üblichen Skala abgelesen
werden können. Aufgrund des sich über 180° erstreckenden
kreisförmigen Schlitzes kann auch das Vorzeichen des Nonius
winkels bei allen Winkeleinstellungen automatisch richtig
berücksichtigt werden.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand einer
vorteilhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 in schematischer, teilweise weggebrochener Drauf
sicht den wesentlichen Teil der Ausführungsform der
Erfindung;
Fig. 2 im Vertikalschnitt und in seitlicher Ansicht den
wesentlichen Teil;
Fig. 3 in Draufsicht wesentliche Elemente der
Ausführungsform; und
Fig. 4 eine elektrische Schaltung, die bei der Ausfüh
rungsform Verwendung findet.
In den Fig. 1 und 2 bezeichnet die Bezugsziffer 1 den
Hauptteil des Zeichenkopfes einer Zeichenmaschine.
Sowohl bei Zeichenmaschinen vom Schienentyp als
auch vom Armtyp dient dieser Hauptteil 1 des Zeichenkopfes
dazu, Lineale 2 auf dem Zeichenbrett für parallele Bewegung
zu führen. Die Bezugsziffer 3 bezeichnet eine Kopflagerung,
die bezüglich Drehung der Lineale 2 stationär ist. Im Falle
des Schienentyps ist die Kopfhalterung 3 mit Hilfe eines
Scharniermechanismus 4 mit einem beweglichen Teil verbunden,
der entlang einer Führungsschiene bewegt werden kann. Die
Kopflagerung 3 ist mittig mit einem Lager in Form eines
Hohlzylinders versehen, innerhalb derer eine Kopfwelle dreh
bar angeordnet ist und einen Betätigungsknopf 5 einstückig
mit einem Linealhalter 6 verbindet. Ein Winkeleinstellelement
7 ist drehbar am äußeren Umfang des Lagers angeordnet. Das
Winkeleinstellelement 7 kann durch einen Winkelmesserhebel 8
in bezug auf die Kopflagerung 3 verriegelt werden, wenn das
Winkeleinstellelement 7 eine vorbestimmte Winkelstellung ein
nimmt. Ein Winkelmesser 9 ist einstückig am äußeren Umfang
des Winkeleinstellelementes 7 angeordnet. Bei der dargestell
ten Ausführungsform trägt der Winkelmesser 9 eine Gradein
teilung 9 a, bei der die Winkel in zwei Bereichen von 180°
angeordnet sind, in denen die Winkel im Uhrzeigersinn bzw.
Gegenuhrzeigersinn von 0° in Intervallen von 1° anwachsen.
Eine Anzeigetafel 10 für den Nonius ist einstückig auf dem
Linealhalter angebracht und weist einen Markierungsteil 11
auf, der eine Markierungslinie 11 a trägt, die mit den Winkel
messereinteilungen 9 a zusammenwirkt.
Ein Winkelschlitzelement 12 trägt schlitzförmige Winkelein
teilungen 12 a, die sich in Intervallen von 1° über 360° in
derselben Weise wie die Winkelmessereinteilungen 9 a erstrec
ken. Dieses Winkelschlitzelement ist einstückig mit einer
Kopfschraube 14 am Winkeleinstellelement 7 unter Zwischen
schaltung einer Halterplatte befestigt. Das Winkelschlitz
element 12 hat bei der gezeigten Ausführungsform den Aufbau
einer hohlen Scheibe, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Es
ist dort ein weggeschnittener Sektor 15 vorgesehen, der sich
innerhalb und entlang der schlitzförmigen Winkeleinteilungen
12 a von 0° bis 180° derselben so erstreckt, daß die Richtung,
in der die Lineale in bezug auf 0° gedreht werden, entsprechend
der Anwesenheit oder Abwesenheit des weggeschnittenen Sektors
15 bestimmt werden kann. Man wird verstehen, daß dieser weg
geschnittene Sektor 15 außerhalb der schlitzförmigen Winkel
einteilung 12 a vorgesehen sein kann. Bei der vorliegenden
Ausführungsform ist die 0°-Stellung der schlitzförmigen Win
keleinteilung 12 a auf dem Winkeleinstellelement 7 ungefähr
um 45° in bezug auf die 0°-Stellung der Winkelmessereintei
lung 9 a verdreht. Dadurch werden bessere Möglichkeiten ge
schaffen, eine später beschriebene Codierstation zu befesti
gen. Der Linealhalter 6 hat einstückig ein Befestigungsele
ment 16 für die Codierstation, die mit einer Führungsnut 17
versehen ist, durch die sich das Winkelschlitzelement 12 er
streckt. Die Führungsnut 17 ist an ihrer unteren Wand mit
einem Noniusschlitzelement 18 versehen, das an der unteren
Wand befestigt ist. Das Noniusschlitzelement 8 trägt ent
sprechend den Winkelschlitzelement-Einteilungen
12 a, die in Abständen von 1° auf dem Winkelschlitzelement 12
vorgesehen sind, Noniusschlitzeinteilungen 19 a bis 24 a und
19 b bis 24 b, die entsprechend dem sogenannten Noniusprinzip
angeordnet sind. Insbesondere sind im Falle einer Ablesung
mit 10′-Intervallen z. B. im Gegenuhrzeigersinn (in der "+"-
Drehrichtung) nacheinander ein 0′-Ableseschlittenschlitz 19 a,
ein 10′-Ableseschlitz 20 a, ein 20′-Ableseschlitz 21 a, ein
30′-Ableseschlitz 22 a, ein 40′-Ableseschlitz 23 a und ein
50′-Ableseschlitz 24 a, und im Uhrzeigersinn (in der "-"-
Drehrichtung) nacheinander
ein 0′-Ableseschlitz 19 b, ein 10′-Ableseschlitz 20 b, ein
20′-Ableseschlitz 21 b, ein 30′-Ableseschlitz 22 b, ein
40′-Ableseschlitz 23 b und ein 50′-Ableseschlitz 24 b vor
gesehen. Bei der Ausführungsform werden die entsprechen
den Paare von Noniusschlitzeinteilungen 0′ und ∓30′,
+10′ und -50′, +20′ und -40′, +40′ und -20′, +50′
und -10′, gemeinsam benutzt. In der Verlängerung der 0′-
Ableseschlitze 19 a, 19 b ist ein Schlitz 25 für die Vor
zeichendiskriminierung gegenüber dem weggeschnittenen Sek
tor 15 des Winkelschlitzelementes 12 vorgesehen. Das Be
festigungselement 16 für die Codierstation ist entsprechend
den Noniusschlitzeinteilungen und dem Vorzeichendiskriminie
rungsschlitz mit fotoleitenden Elementen 26, 27, 28, 29, 30,
31 und 32 versehen, oberhalb derer lichtemittierende Elemente
33 vorgesehen sind, wobei zwischen den lichtemittierenden
Elementen 33 und den fotoleitenden Elementen 26 bis 32 sich das
Winkelschlitzelement 12 befindet. Sind dabei die Noniusschlitz
einteilungen in Intervallen von z. B. 2° 50′ angeordnet, so
hat der 10′-Ableseschlitz 20 a einen Abstand von 2° 50′, der
20′-Ableseschlitz 21 a einen Abstand von 5° 40′, der 30′-Ab
leseschlitz 22 a einen Abstand von 8° 30′, der 40′-Ablese
schlitz 23 a einen Abstand von 11° 20′ und der 50′-Ableseschlitz
24 a einen Abstand von 14° 10′ vom 0′-Ableseschlitz 19 a. Als
Konsequenz hiervon kommt z. B. bei Drehung der Noniusschlitz
einteilung um 10′ der 10′-Ableseschlitz 20 a zur Überlappung
mit der Einteilung 3° auf den Winkelschlitzeinteilungen 12.
Andererseits kommt z. B. bei Drehung der Noniusschlitzein
teilungen um 30′ der 30′-Ableseschlitz 22 a in Überlappung
mit der Einteilung 9° auf der Winkelschlitzeinteilung 12 a.
Nur die Noniusschlitzeinteilung, die mit der entsprechenden
Winkelschlitzeinteilung überlappt, führt dazu, daß das
entsprechende fotoleitende Element Licht ausgesetzt wird,
das von dem entsprechenden lichtemittierenden Element kommt,
so daß ein fotoelektrischer Strom in diesem fotoleitenden
Element erzeugt wird, während der Rest der fotoleitenden
Elemente keinem Licht ausgesetzt wird, so daß in diesen
restlichen fotoleitenden Elementen nur ein Dunkelstrom an
wesend ist.
Kommt, wie dies aus dem elektrischen Schaltungsdiagramm
der Fig. 4 ersichtlich ist, z. B. der 30′-Ableseschlitz
20 a der Noniusschlitzeinteilung in Überlappung mit der
entsprechenden Winkelschlitzeinteilung, so wird ein foto
elektrischer Strom im fotoleitenden Element 29, das dem
Schlitz 20 a entspricht, erzeugt, wobei dann dieses Element
einen Codierausgang vom Pegel 0 und der Ausgang der ent
sprechenden Schmidtschaltung einen Pegel 1 trägt. Die restlichen
fotoleitenden Elemente 26, 27, 28, 30 und 31 sind keinem
Licht ausgesetzt; es fließt daher durch diese nur der Dun
kelstrom, so daß ihre Codierausgänge auf dem Pegel 1 und
die Ausgänge der entsprechenden Schmidtschaltungen auf dem
Pegel 0 gehalten werden. Wird andererseits angenommen, daß
der Vorzeichendiskriminierungsschlitz 25 gegenüber dem weg
geschnittenen Sektor 15 des Winkelschlitzelementes 12 an
geordnet ist, so ist das fotoleitende Element 32 dem Licht
ausgesetzt, so daß der darin erzeugte fotoelektrische Strom
einen Codiererausgang vom Pegel 0 bedeutet, was zu einem
Ausgangssignal der entsprechenden Schmidtschaltung vom Pegel 1
führt, so daß unterschieden werden kann, ob ein abgelesener
Winkel in bezug auf 0° als Ursprungspunkt in Plusrichtung
oder Minusrichtung liegt (bei dieser Annahme liegt der ab
gelesene Winkel in der Plusrichtung). Wird andererseits an
genommen, daß der Vorzeichendiskriminierungsschlitz 25
nicht dem weggeschnittenen Sektor 15 gegenübersteht, so wird
der abgelesene Winkel als von negativer Richtung festgestellt.
Die Anordnung ist also so getroffen, daß, nachdem durch einen
Multiplexer 36 diskriminiert worden ist, ob ein abgelesener
Winkel eine Plusrichtung A oder eine Minusrichtung B hat, die
Ablesung in der Reihenfolge von 0′, 10′, 20′, . . ., 50′, wie
dies durch A 0 bis A 5 für die Plusrichtung A gezeigt ist, vor
genommen wird, während sie in der Reihenfolge 0′, 50′, 40′,
. . ., 10′ vorgenommen wird, wie dies durch B 0 bis B 5 für die
Minusrichtung B gezeigt ist. Im vorher angenommenen Falle
wird das Ausgangssignal mit Pegel 1 von der Schmidtschaltung
34 d an einen Eingang A 3 des Multiplexers 36 gelegt und dann
durch einen Decodierer 37 als 3 digitalisiert, die dann an
der Zehnerstelle der Minutenanzeige in einer Digitalanzeige
38 angezeigt wird; es wird daher so ein Winkel von 30′ ange
zeigt. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist die Digitalanzeige
38 auf der Noniusanzeigetafel 10 vorgesehen. In Fig. 2 be
zeichnet die Bezugsziffer 39 ein durchsichtiges Fenster, die
Bezugsziffer 40 eine Abdeckung und die Bezugsziffer 41 eine
Linealhalterplatte.
Bei der oben beschriebenen digitalen Meß- und Anzeigeein
richtung nimmt, wenn der +10′-Schlitz 20 a oder der -50′-
Schlitz 20 b der Noniusschlitzeinteilungen mit den Winkel
schlitzeinteilungen 12 a überlappt, der Codiererausgang des
fotoelektrischen Stromes, der in dem fotoleitenden Element
27 erzeugt ist, den Pegel 0 und nur der Ausgang der ent
sprechenden Schmidtschaltung 34 b den Pegel 1 an, so daß,
wenn das Ausgangssignal der Schmidtschaltung 35, das vom
fotoelektrischen Strom abhängt, der in dem fotoleitenden
Element 32 erzeugt ist, das mit dem Vorzeichendiskriminie
rungsschlitz 25 verknüpft ist, die Plusrichtung anzeigt,
A 1 durch den Multiplexer 36 ausgewählt wird, wobei dann 10′
angezeigt wird. Wird andererseits die Minusrichtung ange
zeigt, so wird B 5 ausgewählt, wodurch 50′ angezeigt wird.
Bei Drehung der Lineale kann, nachdem der Winkel mit Hilfe
der Winkelmessereinteilung 9 a und der Markierungslinie 11 a
abgelesen oder eingestellt ist, wie dies konventionell ge
schieht, der Noniuswinkel mit Hilfe der Digitalanzeige 38
abgelesen oder eingestellt werden, um so auf wirksame Weise
das zu erreichen, was erfindungsgemäß erreicht werden soll.
Claims (1)
- Digitale Meß- und Anzeigeeinrichtung für den Noniuswinkel einer Zeichenmaschine, die ein Winkelschlitzelement (12) mit in den Abständen einer Winkelmessereinteilung (9 a) angeord neten Schlitzen (12 a), das zwischen einem feststehenden Element (7) und einem drehbaren Element (16, 6) angeordnet und an einem dieser Elemente (7; 16, 6) befestigt ist; die ein Noniusschlitzelement (18) mit in einer Noniuseinteilung entsprechenden Weise angeordneten Schlitzen (19 a bis 24 a, 19 b bis 24 b), das an dem anderen der beiden Elemente (7; 16, 6) befestigt ist; und die einen fotoempfindliche Elemente (26 bis 31) und entsprechende lichtemittierende Elemente (33), zwi schen denen das Winkelschlitzelement (12) und das Nonius schlitzelement (18) einander gegenüber angeordnet sind, enthaltenden ersten Codierer aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtemittierenden Elemente (33) und fotoempfindlichen Elemente (26 bis 31) je einem Noniuseinteilungsschlitz (19 a bis 24 a, 19 b bis 24 b) paarweise fest zugeordnet sind, daß sie Schaltungen (34, 35, 36, 37) zum Bestimmen des Noniuswinkels entsprechend der Überlappung eines Schlitzes (12 a) des Win kelschlitzelementes (12) und eines Schlitzes (19 a bis 24 a, 19 b bis 24 b) des Noniusschlitzelementes (18) aufweist und daß ein zweiter Codierer (33, 15, 32) für das Vorzeichen vorgesehen ist, der einen sich über 180° erstreckenden kreisförmigen Schlitz (15) aufweist.
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