DE3217424A1

DE3217424A1 - Winkelmesser als handmessgeraet mit elektronischer messwertanzeige

Info

Publication number: DE3217424A1
Application number: DE19823217424
Authority: DE
Inventors: Ernst Dipl.-Kaufm. 7110 Öhringen Meyer; Lothar 7119 Niedernhall Thiele
Original assignee: Schneider & Kern & Co Kg 7119 Niedernhall GmbH; Schneider and Kern GmbH and Co Kg
Current assignee: Helios - Messtechnik & Co Kg 7119 Niedernhal GmbH
Priority date: 1982-05-08
Filing date: 1982-05-08
Publication date: 1983-11-10

Description

Winkelmesser als Handgeräte sind in der industriellen Meßtechnik weit ver-
breitete Meßzeuge.
Hauptsächlich sind bekannt Universal-Winkelmesser mit Nonien-Ablesung, mit Zeiger-Ablesung, oder mit optischer Ablesung.
Winkelmesser mit Nonien-Ablesung sind recht ungenau und erfüllen irmer eniger die in der modernen Fertigung geforderten Genauigkeiten. Die Ablesung der Nonien erfordert eine gewisse Fertigkeit und kann zu Fehlern fUhren.
Winkelmesser mit Zeiger-Ablesung haben eine Vielzahl mechanischer Teile, deren Toleranzen sich summiert und darum zu ungenauen Meßergebnissen fahrt.
Optische Winkelmesser sind verhältnismäßig genaue Meßzeuge, der Nachteil liegt jedoch in der umständlichen Elandhabung.
Es sind auch inkrementale oder induktive Drehgeber bekannt, die teilweise eine sehr hohe Winkelauflösung haben. Diese Geräte sind jedoch fast ausschließlich ortsfest montiert und von einem festen Stromanschluß abhängig.
Mit der Erfindung soll ein Meßzeug geschaffen werden, welches die Nachteile der bekannten Hand-Winkelmesser vermeidet, das leicht zu handhaben ist, eine zeitgemäße Genauigkeit aufweist, universell verwendet werden kann und sich mit einem vertretbaren Aufwand herstellen läßt.
Der Hauptanspruch 1 beschreibt einen Winkelmesser, der ähnlich dem bekannten Universal-Winkelmesser aufgebaut ist.
Er besteht aus einer kreisrunden Trägerplatte (1), die eine feste Einheit mit einer Winkelschiene (2) bildet. Auf dieser Trägerplatte wird erfindungsgemäß eine Kreisteilscheibe (3) nach Anspruch 1 - 4 aufgebracht.
Diese Kreisteilscheibe kann entweder direkt auf der Trägerplatte, oder in einem gewissen Abstand von ihr mittels geeigneter içaltevorrichtungen hefestigt werden.
Im Mittelpunkt mit der Grundplatte (1) verbunden ist die Aufnahmeplatte für die bewegliche Winkelschiene (5). Die feste Grundplatte (1) und die Platte (5) für die bewegliche Winkelschiene (5) sind in ihrem Zentrum drehbar mittels einer ausreichend genauen Lagerung verbunden, so daß die relativ gegeneinander verdreht werden können. An der Aufnahmeplatte (5) für die bewegliche Winkelschiene wird die Ablese-Einrichtung (6) entweder fest oder justierbar befestigt. Die Ablese-Einrichtutg (6) kann ein optisches G)tter sein, welches in bekannter Weise mit der inkrementalen Teilung der Kreisteilscheibe (3) zusammenwirkt.
Die Signale können, in ebenfalls bekannter Weise, entweder mit Durchlicht, oder mit Auflicht erzeugt werden.
Der Auflicht-Methode ist jedoch wegen der geringeren Bauhöhe der Vorzug zu geben.
Anspruch 3 sieht vor, daß auf der festen Grundplatte eine kreisrunde Ccheibe aus Kunststoff (4) befestigt wird. Die Oberfläche dieser Scheibe ist so metallisiert, daß sie im Zusammenwirken mit einem geeigneten Abtastgitter (6a), das ebenfalls eine metallische Markierung tragt, als Kondensator wirkt.
Durch die relative Bewegung von Grundplatte und beweglicher Platte entstehen verwertbare Signale.
Eine weitere Ausführung nach Anspruch 4 sieht vor, daß die Teilung mittels kleiner Dauermagnete (7) erfolgt. Diese werden möglichst dicht und kenzentrisch um den Drehpunkt angeordnet. Zur Richtungserkennung ist eine sogenannte zweite Spur (8) vorgesehen.
Als Ablese-Einheit sind eine oder eine Vielzahl von Feldplatten (6b) vorgesehen. Diese Feldplatten erzeugen in bekannter Weise im Zusammenwirken mit den Permanentmagneten elektrische Signale, aus denen die Größe der relativen Winkelbewegung zwischen der Grundplatte und der beweglichen Platte abgeleitet werden können.
Die Kreisteilscheiben können aus Glas bestehen. Solche Kreisteilscheiben sind leicht durch Bedampfen von Glas und Einitzen der inkrementalen Teilung herzustellen.
Gleiches gilt für die Gitter für die Ablese-Einrichtung. Solche Gitter sind bei inkrementalen Meßsystemen eingesetzt. Die Kreisteilscheibe kann mit der Grundplatte fest verbunden sein. Dies geschieht vorzugsweise durch Kleben.
Diese Ausfuehrung wird bei Verwendung eines Auflicht-Systems bevorzugt. Dessen Vorteil ist, wie schon dargestellt, die geringe Bauhöhe.
Wird ein Durchlicht-System gewählt, ist die Teilscheibe mit Distanzstücken zu befestigen, so daß der sogenannte Abtastkopf mit der Lichtquelle und dem Abtastgitter um den äußeren oder inneren Rand der Teilscheibe herumgreifen kann.
Vorteilhaft ist es jedoch Universal-Winkelmesser mit einem kapazitiven Meßsystem auszurüsten.
Ein solches System erlaubt eine äußerst geringe Bauhöhe und zeichnet sich durch außerordentlich niedrigen Stromverbrauch aus. Bei einem kapazitiven System besteht die Kreisteilscheibe aus einer sehr dünnen, kreisrunden Kunststoffplatte. In die zuvor metallisierte Oberfläche wird ein geeignetes Gitter nach bekannten Verfahren eingätzt. Die Ablese-Einheit kann als relativ kurzes Abtastgitter ausgebildet sein. Vorteilhaft ist es jedoch, die Ablese-Einheit mit einer Teilung um 3600 zu versehen.
Beim Herstellen der Kreisteilscheibe und der Ablese-Einheit lassen sich kurzwellige Ungenauigkeiten nicht vermeiden. Durch die Ausdehnung des Abtastgitters auf den vollen Kreis werden diese kurzwelligen Ungenauigkeiten eingeebnet.
Durch die Vergrößerung der wirksamen Kondensatorflächen wird das Gerät weniger störanfällig und es ist möglich, strkere Signale zu erzeugen.
Weiter wird die Abstandsempfindlichkeit, die bei Kondensatoren gravierend ist, gemildert.
Fehler durch die nicht vermeidbare, geringe exzentrische Lagerung von Grundplatte und beweglicher Platte werden ebenfalls vermindert.
Handwinkelmesser müssen sehr universell sein, denn die Lagen der zu messenden Winkel an Werkstücken sind sehr unterschiedlich. Darum sind an die Drstellung der Winkelbewegungen und deren Auswertung hohe Anforderungen zu stellen.
Unerläßlich ist ein absoluter Nullbezug. Dieser wird vorzugsweise durch eine feste Nullmarke auf der Kreisteilung und der Abtast-Einrichtung erreicht. Die Nullmarke auf der Kreisteilung kann, muß jedoch nicht, mit der tatsächlichen Nullstellung der Winkelschienen übereinstimmen.
Stimmen sie nicht überein, was die Herstellung erleichtert, sind Vorkehrungen zu treffen, daß bei jedem Winkelmesser die Abweichung der Nullstellung der Winkelschienen von den absoluten Nullmarken auf der Kreisteilsciieibe und der Ablese-Einrichtung als Korrekturfaktor fest in die elektronische Schaltung eingegeben werden. Vorteilhaft ist es die elektronische Schaltung so auszulegen, daß Winkel sowohl linkrngig, als auch rechtsgängig steigend oder fallend gemessen werden können.
Der Vollkreis wird elektronisch in vier Kreisausschnitte geteilt. Innerllalb dieser vier Kreisausschnitte können mit Nullbezug bei 900, 1800 oder 2700, links- oder rechtsgängig, Winkel beliebig gemessen werden.
Der Nullbezug zwischen der festen Meßschiene und der beweglichen Meßscliiene wird durch Aufsetzen des Winkelmessers auf eine ebene Platte dadurch hergestellt, daß beide Winkelschienen gestreckt und ohne jeden Zwischenraum auf die ebene Platte aufgesetzt werden.
Danach wird der Korrekturfaktor, der den Bezug zur absoluten Nullmarke auf der Kreisteilscheibe und der Ablese-Einheit herstellt, elektron isch eingegeben und gespeichert. Es ist Vorsorge zu treffen, daß bei Ausfall der Stromversorgung der Korrekturfaktor erhalten bleibt.
Winkel werden an Werkstücken nicht nur abgegriffen; häufig sind sie auch am Gerät voreinzustellen. Bei hohen Winkelgenauigkeiten ist dies durch einfaches Verdrehen der Winkelschiene nicht möglich, Es ist daher erforderlich, den elektronischen Winkelmesser mit einem Feintrieb auszustatten.
Dieser Feintrieb ist so zu gestalten, daß er ausrückbar ist.
Andernfalls wäre das Abstreifen von Winkeln behindert und das Voreinstellen zu zeitaufwendig.
Aufgabe der Erfindung ist es einen Winkelmesser zu schaffen, der sehr variables Winkelmessen gestattet, eine höhere Genauigkeit als die bisher bekannten Handwinkelmesser aufweist, dessen Handhabung einfacher ist und dessen Herstellkosten in vernünftigen Grenzen bleibt.
Leerseite

Claims

Patentansprüc he 9 inkelmesser als Handmeßgerät, mit einer festen Meßschiene als Anlagekante und einer um einen gemeinsamen Mittelpunkt drehbaren, beweglichen Winkelschiene als Anlagekante, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Kreisteilung aus einer kreisrunden Glasplatte (3) besteht, die mit einer Teilung von 3600 versehen ist, daß diese Kreisteilung mit einer Ablese-Einrichtung ( 6) so zusammenvirkt, daß bei relativer Bewegung zwischen Kreisteilung und Ablese-Einrichtung (6) Signale erzeugt werden, die elektronisch auswertbar sind und die Aufschluß über die Größe der relativen Winkel-Bewegung geben.
2. Winkelmesser nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Signale, die im Zusammenwirken von Kreisteilscheibe (3) und Ablese-Einrichtung (6) entstehen, optoelektronisch durch Auflicht oder Durchlicht erzeugt werden.
3. Winkelmesser nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Kreisteilscheibe aus einer einseitig metallisicrten, kreisrunden Kunststoffscbeibe (4) besteht, die Markierungen trägt, und daß diese Scheibe (4) mit einer ähnliclien Scheibe (6a), die an der beweglichen Meßschiene befestigt ist, kapazitiv so zusammenwirkt, daß bei relativer Bewegung der Scheiben um den gemeinsamen Mittelpunkt Signale entstehen, die nach Anspruch 1 auswerthar sind.
4. Winkelmesser d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kreisteilscheibe mit kleinen Permanentragneten (7) als Kreisteilung bestückt ist und daß diese mit einer oder mehreren Feldplatten als Ablese-Einrichtung (6b) zusanmenwirken, so daß bei relativer Bevegutlg um einen gemeinsamen Mittelpunkt Signale etltstehen, die nach Anspruch 1 auswertbar sind.
5. Winkelmesser nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Kreisteilscheibe und die Ablese-Einheit Markierungen tragen, die induktiv so zusammenvirken, daß bei relativer Bewegung der Kreisteilscheibe mit der Ablese-F.inhe~t um den gemeinsamen Mittelpunkt Signale entstehen, die nach Anspruch 1 auswertbar sind.
6. Winkelmesser nach Anspruch 1 - 5, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß auf der Kreisteilscheibe und der Ablese-Einheit die Markierungen konzentrisch über 3600, oder nur partiell angebracht sind.
7. Winkelmesser d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kreisteilscheibe ( 3) mit der festen Winkelschiene ( 2) fest verbunden ist und die Ablese-Einheit mit der beweglichen Winkelschiene (5) fest verbunden ist oder, daß die Kreisteilscheibe oder die Ablese-Einheit justierbar an den jeweiligen Winkelschienen befestigt sind.
8. Winkelmesser d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Signale nach Anspruch I durch eine geeignete Schaltung, vorzugsweise Microprozessoren, so ausgewertet werden, daß die Anzeige der relativen konzentrischen Bewegung zwischen der festen und der beweglichen Winkelschiene wahlweise links- oder rechtsgängig, von 0 - 3600 steigend oder fallend, gewählt werden kann.
9. Winkelmesser nach Anspruch 1 - 4, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Vollkreis elektronisch in vier autonome Kreisabschnitte zu je 900 geteilt werden kann.

Io. Winkelmesser nach Anspruch 1 - 4, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h ne t , daß die Teilscheibe und die Ablese-Einheit einen absoluten Nullbezug als Markierung tragen, der bei 00-Stellungder beiden Winkelschienen mechanisch justierbar ist oder der elektronisch gespeichert werden kann, und daß ein Korrekturfaktor, der mechanische Toleranzen eliminiert, gespeichert werden kann.

II. Winkelmesser nach Anspruch 1 - II, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß ein vertestimmter Winkel mittels einer ausrßckbaren Feineinstellung eingestellt werden kann.