DE4426009A1

DE4426009A1 - Elektronisches Digital-Rollbandmaß mit elektronischer Maßerfassung, -Speicherung,-Auswertung,-Anzeige,- und Meßdatenübertragung auf exteren Industrie-PC oder Maschinen-Steuerelektronik

Info

Publication number: DE4426009A1
Application number: DE4426009A
Authority: DE
Original assignee: GRESSER GERMAN 97080 WUERZBURG DE
Current assignee: GRESSER GERMAN 97080 WUERZBURG DE
Priority date: 1994-07-22
Filing date: 1994-07-22
Publication date: 1996-01-25

Description

In verschiedenen technischen und industriellen Bereichen werden vielfach sogenannte Rollbandmaße eingesetzt zur Längenmessung mit der bekannten mm- Strichteilung.

In verschiedenen Bereichen, z. B. im Hochbau besteht für Architekten, Handwerkern, usw. das Erfordernis, dort ausgemessene Längenmaße, z. B. von Fenster,- und Türöffnungen usw. elektronisch zu speichern um somit das lästige Notieren auf Zetteln zu vermeiden. Desgleichen gibt es in diversen maschinellen Fertigungsbetrieben die Notwendigkeit,bestimmte Fertigungsmaße elektronisch digitalisiert direkt in elektronische Längenpositioniersteuerungen von Maschinen zu übertragen ohne den zeitraubenden, fehlerträchtigen und somit kostspieligen Umweg über eine manuelle Tastatureingabe von Zetteln in den Speicher der Positionierelektronik.

Dies ist z. B. vielfach der Fall bei Fenster,- und Türenherstellern aus Holz, Kunststoff und Aluminium.

Für diese Anwendungsfälle hat neben diversen Maschinenherstellern ein bekannter Meßwerkzeughersteller eine Meßvorrichtung entwickelt, die diese Maße elektronisch digitalisiert auf einem Display mit 0,1 mm Auflösung anzeigt und mittels eines Speicherchips ermöglicht, die gemessenen und gespeicherten Längenmaße auf Maschinensteuerungen oder Büro- PCs zu übertragen.

Dieses System hat sich in der Praxis gut bewährt und ist seit Jahren bestens eingeführt. Einige Nachteile hat dieses Meßsystem in der Handhabung jedoch insofern, als es aus einem mehrfach ineinanderschiebbarem Vierkantrohr besteht und dadurch ein gewisses Gewicht und nur einen begrenzten Meßbereich von etwa 3 m hat. Außerdem wird das Meßwerkzeug bei Meßlängen über 1,50 m auch relativ unhandlich mit einem entsprechenden Platz bedarf im Schwenkbereich wenn abwechselnd vertikal und horizontal gemessen werden muß wie im Fensterbau.

Die vorliegende Patentanmeldung befaßt sich mit einer elektronisch digitalisierten Meßvorrichtung, die bei ähnlichen Einsatzfällen wie oben genannt, eine weit bessere Handlichkeit durch eine wesentlich kleinere und leichtere Bauweise erzielt als die bislang üblichen Meßvorrichtungen.

Ein weiterer wichtiger Fortschritt für die Anwendung in der Praxis ist der deutlich erweiterte Meßbereich von 10 m und ggfs. sogar noch wesentlich mehr, ohne daß die Handlichkeit oder Handhabung dabei beeinträchtigt würden.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch realisiert, daß ein im Prinzip bekanntes Rollbandmaß mit einer elektronischen Digital- Meßeinrichtung zur Längenmessung nach dem Prinzip der bekannten elektronischen Induktiv-Magnet-Längenmessung, die seit Jahren an diversen Maschinen im Einsatz ist, in entsprechend modifizierter Weise ausgestattet wird.

Von den vielfältigen Anwendungsbereichen soll im Folgenden ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel näher beschrieben werden, das sowohl für Innenmaße als auch für Außenmaße an diversen Werkstücken, z. B. Fensterelementen besonders geeignet ist.

Die Abb. 1 auf Blatt 1 zeigt eine derartige Meßeinrichtung im Schnitt, etwa im Maßstab 1 : 1.

Die Abb. 2 zeigt eine Innenmessung,die Abb. 3 zeigt eine Außenmessung. Hierbei ist benannt:

1 Gehäuse
2 Griff
3 Taster "Innenmaß" (mit Maßübernahmefunktion)
4 Taster "Außenmaß" (mit Maßübernahmefunktion)
5 Welle
6 Spiralfeder
7 Aufrolltrommel
8 Meßband
8a Magnetschicht
9 Meßstift 1
10 Meßstift 2
11 Halterung
12 Längenmaß-Abtastkopf
13 Führung
14 Auswertelektronik
15 Längenmaß-Speicherelektronik
15a Längenmaß-Speicherchip
15b Längenmaß-Onlineanschluß/Netzwerkanschluß
16 Digitalanzeige "Display"
17 Batterie/Akku
17a Anschluß externe Stromzufuhr über Kabel
18a Werkstück (Schnitt)
18b Werkstück (Schnitt)
19 Taster Funktion:Maßaufruf vom Speicher "vorwärts"
20 Taster Funktion: Maßaufruf vom Speicher "rückwärts"
21 Taster Funktion: Aufgerufenes Maß löschen
22 Taster Funktion: Speichermaße komplett löschen
23 Ein/Aus-Schalter.

Der prinzipielle Aufbau und die wesentlichen Funktionen sind wie folgt:
Das Gehäuse (1) besteht vorzugsweise aus einem stabilen und leichten Kunststoff- oder Aluminium- Gehäuse und ist mit einem Handgriff (2) versehen, der an griffgünstiger Stelle Bedientasten oder Schalter (3/4) trägt, wovon der eine (3) zur Messung "Innenmaß" und der andere (4) zur Messung "Außenmaß" des Werkstückes dient.

Weiterhin sind hier noch die Taster (19/20/21) angebracht, wobei der Taster (19) die Funktion "Maßaufruf vom Speicher vorwärtszählend" und der Taster (20) hat die Funktion "Maßaufruf vom Speicher rückwärtszählend".

Der Taster (21) hat die Funktion "Aufgerufenes und auf der Digitalanzeige (16) angezeigtes Maß aus dem Speicher löschen" Der Bediener kann also mit den Funktionstasten (19/20/21) alle bereits gemessenen und im Speicher abgelegten Maße vorwärts oder rückwärts "blättern" mit den Tasten (19) oder (20) und mit der Taste (21) kann er das jeweils angezeigte Speichermaß aus dem Speicher einzeln löschen.

Hierbei ist wichtig, daß dieser Speicherplatz "frei bleibt" damit der Bediener (z. B. wegen einer vorherigen Fehlmessung) nun exakt auf diesem gelöschten Speicherplatz durch eine neue Messung ein anderes Maß ablegen kann.

Der Taster (21) hat die Funktion "Speichermaße komplett löschen". Diese Funktion kann nur ausgelöst werden durch einen vorherigen Sicherheits- Check, damit nicht versehentlich der Speicher gelöscht wird. Der Taster (21) ist ein Ein/Aus- Schalter.

Im Gehäuse (1) sind die folgenden Teile an geeigneter Stelle eingebaut: Batterie (17) Anschluß für externe Stromzufuhr über Kabel (17a), Maß- Digitalanzeige (16), Maß- Speicherelektronik (15), herausnehmbarer Maß- Speicherchip (15a), elektronischer Längenmaß- Abtastkopf (12) mit zugehöriger Auswertelektronik (14).

Vor und hinter dem Abtastkopf (12) sind Führungen (13) für das Meßband (8) angebracht, die sicherstellen, daß das Meßband (8) mit einem sog. "Luftspalt" von ca. 1 mm an dem Meßkopf (12) vorbeigleitet. Das Meßband (8) besteht vorzugsweise aus einem konkav gewölbten Stahlband wie bei den üblichen Handbandmaßen oder aus anderem geeigneten Material, wie z. B. einem polyesterverstärktem Kunststoff mit entsprechender biegeelastischer Stabilität.

Auf der konkaven Innenseite des Meßbandes (8) ist eine mit Plus und Minus- Polen magnetisierte Schicht aufgebracht, die als Zählimpulse (Inkremente) berührungslos induktiv von dem Abtastkopf (12) aufgenommen werden. Die Meßgenauigkeit ist bei dieser magnetisch- induktiven Wegmessung auf 0,01 mm möglich. Für die Praxis genügt bei diesem System eine Maßauflösung von 0,1 mm.

Das Maßband (8) wickelt sich auf einer Aufrolltrommel (7) ab, die im Inneren von einer Spiralfeder (6) gespannt wird. Die Aufrolltrommel (7) ist gelagert auf der Welle (5).

Die beiden Meßstifte (9/10) bestehen vorzugsweise aus Aluminium oder Edelstahl und müssen im Durchmesser präzisionsbearbeitet sein. Am äußeren Ende des Meßbandes (8) ist der vorzugsweise runde Meßstift (9) als Anschlag befestigt, der in eingefahrener Grundposition in einer Halterung (11) am Gehäuse (1) anliegt. In dieser Position liegt der zweite Meßstift (10), der fest am Gehäuse (1) montiert ist, spaltfrei an dem mittels Meßband beweglichen Meßstift (9) an.

Auf Blatt 2 zeigt die Abb. 2 die Messung "Innenmaß" und Abb. 3 die Messung "Außenmaß" bei einem Werkstück das im Schnitt als Teil 18a und 18b gezeigt wird.

Der eigentliche Meßvorgang geschieht folgendermaßen: Zuerst wird die Elektronik durch den Ein/Aus- Schalter eingeschaltet, wobei automatisch der Eichvorgang getätigt wird. Die Digitalanzeige (16) zeigt: "Start". Der Bedienungsmann muß nun durch drücken des Tasters (3,) oder (4) wählen, zwischen den Funktionen "Innenmaß messen" oder "Außenmaß messen".

Diese Funktionsauswahl ist deswegen erforderlich, weil beim Messen des Außenmaßes die beiden Meßstäbe (9) und (10) mit ihrer Berührungslinie (=Meßfläche) direkt aneinander liegen in der Grundposition (=Meßausgangsposition/Nullposition). Wenn der Meßstift (9) mit dem Meßband (8) herausgezogen wird, entspricht der Abstand zwischen dem Meßstift (9) und dem Meßstift (10) exakt dem Meßweg, den der Meßkopf (12) elektronisch am vorbeigezogenen Meßband (8) auf der Magnetschicht (8a) als Wegstreckenzählimpulse (Inkremente) erfaßt hat.

Im Gegensatz dazu ist beim Innenmaß die Meßsituation so, daß zunächst aus praktischen Handhabungsgründen zuerst der Meßstift (9) auf die Außenfläche des Werkstücks (18a) eingehängt wird. Sodann wird der Meßstift (10) mit seiner Berührungsfläche spielfrei an das Werkstück (18a) herangeführt. Dies ist die Meßposition 1 als Bezugspunkt "Null" in meßtechnischer Hinsicht. Die Werkstücksbreite (18a) ist variabel, also ist auch die Meßposition 1 (=Nullposition) insoweit variabel und zwar vollkommen unbegrenzt.

Durch Drücken des Tasters (3) wird nun diese Meßposition 1 als Nullstartpunkt (Nullposition) elektronisch markiert und die Längenzählfunktion der Elektronik ausgelöst, so daß beim Herausziehen des Meßbandes (8) nun die Längenmessung durch den Abtastkopf (12) vorgenommen wird.

Der Meßstift (10) wird nun mit dem Meßinstrument von der Meß position 1 nach rechts bewegt bis er an der Innenfläche des Werkstücks (18b) anliegt. Dies ist die Meßposition 2 des Meßstiftes (10). Der Meßkopf (12) hat nun eine dem Weg A entsprechende Menge Zählimpulse (Inkremente) registriert, die er als Meßweg betrachtet. Tatsächlich ist jedoch der effektive Meßweg, der gemessen und gespeichert werden soll der Abstand "B", der gegenüber "A" um exakt den Durchmesser "d" des Meßstiftes (10) länger ist.

Wenn der Meßstift (10) z. B. einen Durchmesser d von 10 mm hat, "fehlen" dem registrierten Maß "A" eben diese 10 mm (= 100 Zählimpulse) zum jeweils richtigen Innenmaß "B".

Dieses Problem wird meßtechnisch so beseitig, daß die Meßelektronik so programmiert wird, daß bei Innenmaßmessung die Elektronik automatisch die fehlenden Zählinkremente zum jeweils gemessenen Maß hinzuaddiert, die dem Durchmesser des Meßstiftes (10) (z. B. 100 Inc bei 10 mm Durchmesser) entsprechen.

Wenn der Bediener die Taste (3) in der Meßposition 2 losläßt wird dabei automatisch die Maßübernahme- und Speicherfunktion ausgelöst, das heißt, das Innenmaß "B" wird als Längenmaß im Speicher (15) abgelegt. Selbstverständlich hat der Meßkopf (12) eine Vor- und Rückwärtsfunktion bei seiner Längenmaßabtastung.

Die im Maßspeicher (15) registrierten Längenmaße sind in der Reihenfolge der durchgeführten Messungen gespeichert und können nun in dreifacher Art und Weise abgerufen oder "verwertet" werden.

1. Indem die Längenmaße auf der Digitalanzeige (16) mittels der Funktionstasten (19/29) aufgerufen werden.
2. Indem sie mittels dem Speicherchip (15a) herausgenommen werden und in einem Bürocomputer (PC) oder einer elektronischen Maschinensteuerung (Industrie- PC) direkt eingegeben werden und dort als Längenmaße verwendet werden können.
3. Indem eine "Online"- Datenleitung oder Daten- "Netzwerk" am Anschluß (15b) angeschlossen werden, wodurch die gemessenen Daten direkt zu der Maschinensteuerelektronik übertragen werden. (Anwendung z. B. Längenanschläge an Glasleistensägen/Sprossensägen in der Fensterbauindustrie und Flachglasindustrie usw.)

Claims

1. Elektronische Längenmeßeinheit mit berührungslosem Inkrement- Abtast system, z. B. magnetischer, induktiver, kapazitiver oder ähnlicher ge eigneter Art in stabförmigen, zusammenschiebbaren Längenmeßsystemen und aufrollbaren Längenmeßbändern ("Rollbandmaße") dadurch gekenn zeichnet, daß ein bekanntes Longitudinal- Inkrement- Abtastsystem, insbesondere vorzugsweise mit magnetischer, induktiver, kapazitiver Längenmaßabtastung für neue Anwendungsfälle verwendet wird, nämlich für Maschinen- und Handmeßsysteme, wobei das Besondere dabei ist, daß das die Inkremente tragende Band (aus Stahl oder anderem geeigneten Material z. B. Kunststoffe) nicht wie üblich parallel, planliegend und fest auf der Gesamtlänge der longitudinalen Meßachse montiert wird, sondern auf einer Aufrolltrommel (7) auf- bzw. abgewickelt wird, wobei beim Meßvorgang das Inkrementband (8/8a) am Längenmaß- Abtastkopf (12) in einer definierten Abstandsposition vorbeigleitet, der die inkre mentalen Longitudinal- Meßsignale berührungslos abtastet, die sodann über eine Auswertelektronik weiterverarbeitet und gespeichert oder auf elektronische Folgesysteme (PC oder Maschinensteuerung/Industrie-PC) übertragen werden .

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieses neuartige Longitudinal - Abtastsystem mit berührungsloser Inkrement - Abtastung und Aufwicklung des Inkrementbandes (8/8a) an Maschinen mit beweglichen, zu messen den Maschinenteilen verwendet wird. (ohne Abb.)

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieses neuartige Longitudinal - Abtastsystem mit berührungsloser Inkrement- Abtastung und Aufwicklung des Inkrementbandes (8/8a) bei stabförmigen, mit be weglichem Schlitten versehenen Längenmeßsystemen verwendet wird. (ohne Abb.)

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieses neuartige Longitudinal - Abtastsystem mit berührungsloser Inkrement- Abtastung und Aufwicklung des Inkrementbandes (8/8a) bei stabförmigen, zusammen schiebbaren Hand- Längenmeßsystemen verwendet wird. (ohne Abb.)

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieses neuartige Longitudinal - Abtastsystem mit berührungsloser Inkrement- Abtastung und Aufwicklung des Inkrementbandes (8/8a) bei Band- Längenmeßsystemen ("Rollbandmaße") verwendet wird. (Abb. 1)

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 mit 5, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer integrierten Digitalanzeige (16) die Längenmaße und Speicherplatznummern angezeigt werden in LCD- oder LED- Technik.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 mit 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gemessenen Längenmaße in einem elektronischen Speicher (15) abgelegt werden und von dort aus abgerufen und weiterverarbeitet werden zu einer Folgeelektronik (PC oder Maschinensteuerung/Industrie-PC).

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 mit 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gemessenen Maße über eine elektronische Schnittstelle z. B. RS 232 C (15b) mittels einer Datenleitung ("Online"/Netzwerk) direkt übertragen werden auf einen PC oder eine Maschinen- Steuerelektronik bzw. Industrie-PC.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 mit 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gemessenen Maße mittels eines herausnehmbaren Speicherchip (15a) auf einen PC oder eine Maschinen- Steuerelektronik bzw. Industrie-PC übertragen werden.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 mit 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenübertragung der gemessenen Maße auf die Folgeelektronik (PC oder Maschinen- Steuerelektronik/Industrie-PC) mittels eines Infrarot Senders und Empfängers berührungslos durchgeführt wird.

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 mit 10, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines einprogrammierten Korrekturwertes der Durchmesser des Meßstiftes 2 (10) bei "Innenmaßen" ausgeglichen wird.