DE3414380C2 - Längenmeßgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Längenmeßgeräte und insbe­ sondere auf Verbesserungen an einem Längenmeßgerät, das für eine Verwendung bei einer Grenzlehre, wie einem Meß­ zeigergerät, geeignet ist und einen Kodierer zum Umwandeln einer Verlagerung einer Meßspindel in ein elektrisches Signal sowie eine Analoganzeigevorrichtung zur elektri­ schen Anzeige eines gemessenen Werts, der durch Verarbei­ ten eines Ausgangs des Kodierers erhalten worden ist, mit Hilfe einer bildlichen, eine Skalen und Zeiger aufweisenden Darstellung.

Es ist eine Grenzlehre als ein Meßanzeigegerät bekannt, um festzustellen, ob eine Abmessung eines zu vermessenden Werkstücks innerhalb zulässiger Grenzen bleibt oder nicht, z. B. innerhalb einer Verlagerungs- oder Verschiebungstole­ ranz in der Meßrichtung einer Meßspindel, wenn deren Prüf­ spitze mit dem zu vermessenden Werkstück in Berührung gebracht wird.

Als Grenzlehren der beschriebenen Art sind eine sog. me­ chanische Grenzlehre, wobei eine Mehrzahl von Paaren von stationären Meßspitzen, die durch Stellschrauben u. dgl. in ihren Lagen einstellbar sind, und von beweglichen Meß­ spitzen, die in betrieblichem Zusammenhang mit einer Meß­ spindel oder einem Zeiger einer Meßuhr bewegbar sind, in die Meßuhr eingebaut sind und wobei die Feststellung, ob die Abmessung des Werkstücks innerhalb der zulässigen Grenzen ist oder nicht, aus dem Vorhandensein oder Fehlen eines elektrischen Kontakts zwischen den jeweiligen Meß­ spitzen getroffen wird, und eine sog. elektrische Grenz­ lehre, bei der eine Stellung der Meßspindel als ein elek­ trisches Signal erfaßt wird, ein angezeigter Wert eines gemessenen Werts an einem Bezugsmaß auf Null eingestellt werden kann und die Feststellung, ob die Abmessung des Werkstücks innerhalb der Toleranz liegt oder nicht, an­ hand einer Abweichung vom Bezugsmaß getroffen wird, bekannt.

Bei der erstgenannten mechanischen Grenzlehre wird der ge­ messene Wert durch den Zeiger mechanisch in Analogweise angezeigt, wobei aber, wenngleich oder weil die wahrnehmbare Größe des gemessenen Werts und der Fortgang in der Annähe­ rung an den kritischen Wert od. dgl. intuitiv abgefühlt worden sind, ein hoher Stand an Ausbildung und Geschick zur genauen Ablesung des gemessenen Werts benötigt wurden. Ferner kann eine Skalenplatte nicht in einfacher Weise aus­ gewechselt werden, und es ist schwierig gewesen, einen Meß­ bereich zu ändern. Da der Zeiger dazu ausgestaltet ist, sich in mechanischer Verbindung mit einer Verlagerung der Meßspindel zu bewegen, sind des weiteren derartige Nach­ teile aufgetreten, daß nämlich dann, wenn die Abmessung des zu vermessenden Werkstücks unüblich groß war oder wenn auf die Meßspindel ein Stoß od. dgl. eingewirkt hat, der Zeiger die Skala überlaufen hat, so daß ein gemessener Wert nicht abzulesen war, oder daß die Analoganzeigevor­ richtung defekt wurde.

Bei der letztgenannten elektrischen Grenzlehre wird ein numerischer Wert als Ergebnis eines Meßvorgangs elektrisch und digital angezeigt, wobei, obwohl das Ablesen des ge­ messenen Werts in beträchtlichem Ausmaß erleichtert worden ist, ein solcher Nachteil aufgetreten ist, daß die wahrnehm­ bare Größe des gemessenen Werts oder das Fortschreiten in der Annäherung an den kritischen Wert nicht intuitiv abgefühlt werden können.

Um den oben herausgestellten Nachteil der elektrischen Grenzlehre zu beseitigen, wurde in der JP 58-19 503 A ein Gerät zum Messen einer Länge od. dgl. eines Werkstücks, das mit Hilfe der Verlage­ rung einer Meßspindel ausgemessen werden soll, wenn deren Meßspitze mit dem Werkstück in Anlage gebracht wird, vorge­ schlagen, bei dem ein Kodierer zur Umwandlung der Verschie­ bung der Meßspindel in ein elektrisches Signal, eine Signal­ verarbeitungseinheit zur Verarbeitung eines Ausgangs des Kodierers, um ein für die Anzeige geeignetes Signal zu erhalten, eine Digitalanzeigevorrichtung zur elektrischen Anzeige eines numerischen Werts und eine Analoganzei­ gevorrichtung zur elektrischen Anzeige einer eine Skala innerhalb eines Meßbereichs, einen Zeiger u. dgl. aufweisen­ de Bilddarstellung vorgesehen sind. Hierbei werden ein gemessener Wert, z. B. eine Länge od. dgl. eines zu vermes­ senden Werkstücks, numerische Werte der Skala innerhalb des Meßbereichs, ein kritischer Wert und Einstellangaben bzw. -daten als festgesetzte Werte, ein Ergebnis der Be­ stimmung, ob der gemessene Wert über den kritischen Wert hinausgeht oder diesen nicht erreicht, und der Maximal- oder Minimalwert des gemessenen Werts oder der gemessenen Daten als ein Fehler gegenüber dem eingestellten Wert von der Digital- und der Analoganzeigevorrichtung zur gleichen Zeit angezeigt.

Das Längenmeßgerät der beschriebenen Art hat den Vorteil, daß der gemessene Wert leicht abgelesen werden kann, daß die wahrnehmbare Größe des gemessenen Werts oder das Fortschreiten in der Annä­ herung an den kritischen Wert intuitiv abgefühlt werden kann und daß ferner die Einstelldaten sowie die gemessenen Daten gleichzeitig aufgezeigt werden können.

Bei der herkömmlichen elektrischen Analoganzeigevorrich­ tung haben sich jedoch, da die Analoganzeige mit einem gleichförmigen Teilstrichabstand ähnlich der digitalen Anzeigevorrichtung ausgeführt wird, wenn nun der Bereich der angezeigten Abmessung erweitert wird, die Nachteile herausgestellt, daß der Teilstrichabstand vergrößert und das Skalenteilungsintervall verkleinert werden, wodurch das Ablesen erschwert wird. Wenn hingegen der Teilstrichab­ stand vermindert wird, dann wird der Maßanzeigebereich eng, so daß häufig ein Überlaufen der Skala eintritt. Im Ge­ gensatz hierzu ist es im praktischen Meßbetrieb einerseits notwendig, die Abmessung innerhalb der Toleranz mit hoher Genauigkeit abzulesen, andererseits nimmt eine Bedienungs­ person die Anzeige des Skalenüberlaufs durch die Abmessung außerhalb der Toleranz wahr und wünscht darüber hinaus, eine quantitative rohe Schätzung der Abmessung dadurch in vielen Fällen zu erfahren. Insbesondere ist in dem Fall, da die Meßergebnisse als eine Gruppe gewonnen wurden, die Standardabweichung, die Leistung im Arbeitsablauf u. dgl. zu wissen verlangt werden und die Qualitätskontrolle aus­ geführt wird, und ferner dann, wenn eine Arbeitsmaschine auf der Grundlage dieser Daten gesteuert wird, die quan­ titative rohe Abschätzung zur Voraussage der Tendenz von­ nöten. Vor allem besteht die Notwendigkeit, eine Verände­ rung in der Abmessung eines zu vermessenden Werkstücks unter der Annahme einer normalen streuungsartigen Vertei­ lung über den gesamten Bereich zu erfahren. Diese Notwen­ digkeit mit der herkömmlichen Analoganzeigevorrichtung, bei der der Teilstrichabstand gleichförmig ist, zu erfül­ len, ist jedoch schwierig.

Mit der DE-PS 8 94 911 ist eine elektrische Feinmeßlehre bekannt geworden, welche auf verschiedene Meßbereiche einge­ stellt werden kann. Die Anzeige erfolgt mittels eines Ana­ loganzeigers, unter Verwendung mehrerer nebeneinander ange­ ordneten Skalen. Eine Marke ist vorgesehen, die durch das Drehen eines Einstellknopfes bewegt wird, um die für den je­ weiligen Meßbereich gültige Skala anzuzeigen.

Das DE-GM 71 39 635 offenbart ein elektronisches Längenmeß­ gerät. Es wird vorgeschlagen, analoge Meßwertanzeigen mit balkenartig ausgebildeten Skalen zu verwenden, die nebenein­ ander angeordnet sind und in gleicher Breite und Höhe an­ dersfarbig abgesetzte Toleranzbereiche aufweisen.

Die DE-AS 11 77 356 beschreibt eine Vorrichtung zum elektri­ schen Messen von Längen, bei welcher ein Meßtaster vorgese­ hen ist, dessen Ausgangssignal auf einem elektrischen Anzei­ geinstrument mit umschaltbarer Mehrfachskala durch einen analog anzeigenden Zeiger angezeigt wird. Die Umschaltvor­ richtung eines Spannungsteilers ist mechanisch mit einem Mehrfachzifferblatt verbunden, wodurch das Zifferblatt so verschwenkt wird, daß jeweils die gültige Skala angezeigt wird.

Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der vor­ liegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Längenmeßgerät zu schaffen, bei welchem der gesamte Bereich der Maßanzeige ausgedehnt werden kann, ohne daß die Ablesegenauigkeit ver­ schlechtert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruches 1 gelöst.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegen­ stand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß kann der gesamte Bereich der Maßanzeige erweitert werden, ohne die Ablesegenauigkeit innerhalb eines vorbestimmten Bereichs einer Maßanzeige, für den eine hohe Ablesegenauigkeit gefordert wird, zu ver­ schlechtern, so daß eine Abmessung u. dgl. innerhalb einer Toleranz mit hoher Genauigkeit abgelesen und eine Abmessung u. dgl. außerhalb der Toleranz quantitativ erfaßt werden kann.

Der Grundgedanke der Erfindung wie auch weitere Vorteile werden anhand der folgenden, auf die Zeichnungen Bezug nehmenden Beschreibung einer Ausführungs­ form eines Längenmeßgeräts gemäß der Erfindung deutlich. Es zeigen:

Fig. 1 eine Frontansicht eines Längenmeßgeräts in einer Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ein Blockdiagramm für die Schaltungsanordnung des in Fig. 1 dargestellten Meßgeräts;

Fig. 3 eine Frontansicht des Analoganzeigers in einer gegenüber Fig. 1 abgewandelten Ausführungsform.

Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, weist das Längenmeßgerät der dargestellten Ausführungsform die folgenden Teile und Elemente auf:

• - einen Kodierer 12, der ein linearer oder drehender Kodierer sein kann und eine Verschiebung einer Meßspindel 10 in ein elektrisches Signal umwandelt;
• - ein Zählwerk 14, das die Ausgänge des Kodierers 12 zählt;
• - eine Signalverarbeitungseinheit 16, die der notwendigen Verarbeitung der Ausgänge vom Zählwerk 14 in Übereinstim­ mung mit den Zuständen von verschiedenen Schaltern und mit der Einstellung von Einstelleinrichtungen dient;
• - eine Analoganzeigevorrichtung 18, die eine Skalenin­ dizierschaltung 18A zur ununterbrochenen Anzeige von zwei oder mehr Skalen oder Maßstäben mit unterschiedlichem Teilstrichabstand, eine Zeigerindizierschaltung 18B zum Antrieb eines Zeigers 18E in Übereinstimmung mit einem gemessenen, von der Signalverarbeitungseinheit 16 zuge­ führten Wert und in Abhängigkeit vom Teilstrichabstand für die Anzeige sowie einen Analoganzeiger 18C, z. B. einen Flüssigkristall, zur elektrischen Anzeige des gemessenen Werts durch eine Skalen 18D und den Zeiger 18E enthaltende Struktur im Ansprechen auf Ausgänge von der Skalenindizierschaltung 18A sowie der Zeigerindizier­ schaltung 18B umfaßt;
• - eine Digitalanzeigevorrichtung 20 mit einem Antriebs­ stromkreis 20A zur Umwandlung eines Ausgangs von der Signalverarbeitungseinheit 16 in ein für eine digitale Anzeige geeignetes Signal und mit einem Digitalanzeiger 20B, der eine digitale Anzeige im Ansprechen auf einen Ausgang vom Antriebsstromkreis 20A erzeugt;
• - ein Steuergerät 30 zur Steuerung des Zählwerks 14, der Signalverarbeitungseinheit 16, der Zeigerindizierschaltung 18B, des Antriebsstromkreises 20A und möglicher anderer Elemente im Ansprechen auf verschiedene Einstellangaben oder -daten, die von einem Leistungsschalter 22, einem Nullpunkteinstellschalter 24, einem Halteschalter 26 für den angezeigten Wert (Anzeigewert-Halteschalter), einem Maßstabeinsteller 28 und möglichen anderen Elementen zugeführt werden.

Ein Auslöser 32 läßt eine Bewegung der Meßspindel 10 in der vertikalen Richtung während des Meßvorgangs zu.

Als Kodierer 12 kann ein solcher irgendeiner Bauart zur Anwendung kommen, z. B. der optischen, magnetischen, kapazitiven Bauart od. dgl., oder, falls notwendig, ein solcher, der eine Dividier-, Wellenform-, eine Richtungs­ diskriminierschaltung u. dgl. umfaßt.

Der Grund, weshalb das Zählwerk 14 mit dem Steuergerät 30 verbunden ist, liegt darin, daß ein solches System aner­ kanntermaßen dazu angewendet werden kann, eine Löschung im Zählwerk 14 zu bewirken.

Als Maßstabeinsteller 28 ist ein solcher, bei dem die Toleranzwerte (oberer und unterer Grenzwert) und der minimale Teilstrichabstand eingestellt werden, z. B. im Fall einer Beurteilung nach der Toleranz, verwend­ bar. Mit dieser Anordnung kann innerhalb des Bereichs von Null plus oder minus der Toleranzwerte der eingestellte Minimum-Teilstrichabstand benutzt werden und außerhalb des Bereichs von Null plus oder minus der Toleranzwerte wird der Teilstrichabstand vergrößert, so daß der Bereich der Anzeige erweitert werden kann. In diesem Fall kann der Teilstrichabstand, wie Fig. 1 zeigt, suk­ zessiv oder in mehreren Stufen, wie Fig. 3 zeigt, ver­ größert werden. Ferner können Skalenanzeigeschemata in mehreren Arten vorher eingestellt werden, so daß diese durch einen Skalenumschalter zueinander umgestellt werden können. Im Fall einer absoluten Messung kann der Teil­ strichabstand in einem dem Zielwert nahen Teil klein ge­ macht und in Abschnitten vor sowie hinter dem Zielwert vergrößert werden. In jedem Fall kann die Kombination von Skalenteilungsintervall mit Teilstrichabstand nach Wunsch gewählt werden. Zusätzlich können in den Minimalmaßstab des Teilstrichabstands Hilfsskalenmarken oder -striche eingefügt werden, so daß das Ablesen erleichtert werden kann.

Bei der in Rede stehenden Ausführungsform ist nicht nur die Analoganzeigevorrichtung 18, sondern auch die Digital­ anzeigevorrichtung 20 vorgesehen, so daß das Ablesen mit hoher Genauigkeit vereinfacht wird. Selbstverständlich kann auf die digitale Anzeigevorrichtung 20 auch verzich­ tet werden.

Ferner ist bei der besprochenen Ausführungsform die Skala im Meßbereich der analogen Anzeigevorrichtung 18 in Halbkreisform ausgestaltet, worauf die Skala im Meßbereich jedoch nicht notwendigerweise beschränkt ist, da sie auch kreisförmig, geradlinig oder irgendwie anders ausgebildet sein kann.

Des weiteren wird bei der erläuterten Ausführungsform die Zeigerindizierschaltung 18B der Analoganzeigevorrichtung 18 vom Steuergerät 30 gesteuert, jedoch kann die Schaltung 18B auch unmittelbar von der Skalenindizierschaltung 18A gesteuert werden.

Der Erfindungsgegenstand wurde mit Bezug auf eine Grenz­ lehre erläutert, worauf seine Anwendung jedoch nicht be­ grenzt ist, da er vielmehr auch auf andere Längenmeßgeräte, wie Schublehren und Mikrometer, anwendbar ist.

Claims (7)

1. Längenmeßgerät mit einem eine Verlagerung einer Meßspin­ del (10) in ein elektrisches Signal umsetzenden Kodierer (12),
mit einem Zählwerk (14) zum digitalen Verarbeiten und Zählen der Ausgangssignale des Kodierers (12),
mit einer Signalverarbeitungseinheit (16), die der Bearbei­ tung der Ausgänge vom Zählwerk (14) für eine Skalenindizier­ schaltung (18A) dient,
mit einer Skalenindizierschaltung (18A), um ununterbrochen zwei oder mehr Skalen (18D) mit zueinander unterschiedlichen Teilstrichabständen anzuzeigen;
mit einer Zeigerindizierschaltung (18B) zum Antrieb eines Zei­ gers (18E) in Übereinstimmung mit einem gemessenen, von der Signalverarbeitungseinheit (16) zugeführten Wert und in Ab­ hängigkeit von den Teilstrichabständen für eine Anzeige;
mit einer Skalen-Teilstricheinstelleinrichtung (28) zum wahlweisen Einstellen der Teilstrichabstände;
mit einem Analoganzeiger (18C) zur elektrischen Anzeige des gemessenen Werts mittels einer bildlichen Dar­ stellung durch die Skalen (18D) und den Zeiger (18E) im An­ sprechen auf Ausgänge von der Skalenindizierschaltung (18A) sowie der Zeigerindizierschaltung (18B), und
mit einer Steuereinrichtung (30), um die Teilstrichabstände in Reaktion auf die Einstelldaten, welche von der Skalen- Teilstricheinstelleinrichtung (28) aufgegeben werden, zu än­ dern, wobei der Bereich der Maßanzeige ohne Verschlechterung der Ablesegenauigkeit innerhalb eines vorbestimmten Maßan­ zeigebereichs erweiterbar ist.

2. Längenmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Skalenindizierschaltung (18A) an die Skalen-Teil­ stricheinstelleinrichtung (28) angeschlossen ist und die Skalen (18D) mit unterschiedlichen Teilstrichabständen mit­ einander verbunden sind, wobei sie an einer Skalenanzeige­ marke, die einem von der Skalen-Teilstricheinstelleinrich­ tung (28) festgesetzten Grenzwert entspricht, aneinander­ grenzen.

3. Längenmeßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Skalen-Teilstricheinstelleinrichtung (28) zur Fest­ setzung von Toleranzwerten und des minimalen Teilstrichab­ stands ausgebildet ist.

4. Längenmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Teilstrichabstände eine aufein­ anderfolgende Vergrößerung von einer Grenze einer vorbe­ stimmten Skalenanzeigemarke aus vorgesehen ist.

5. Längenmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Teilstrichabstände eine Ver­ größerung in mehreren Stufen von einer Grenze einer vorbe­ stimmten Skalenanzeigemarke aus vorgesehen ist.

6. Längenmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine vorherige Festsetzung von Skalenan­ zeigeschemata in mehreren Arten erfolgt, so daß die Skalen­ anzeigeschemata durch einen Skalenumschalter zueinander um­ stellbar sind.

7. Längenmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilstrichabstände in einem einem Zielwert nahen Abschnitt klein und in vor sowie hinter dem Zielwert liegenden Abschnitten vergrößert sind.