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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Säule zur Messung von Dimensionen,
insbesondere eine Ein-Vertikalachse-Säule, sowie ein Verfahren zur Eingabe
von Steuerdaten zum Wechseln des Messmodus in einer solchen Säule.
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Säulen zur
Messung von vertikalen Dimensionen werden häufig in mechanischen Werkstätten oder
in der Industrie für
das Messen von unterschiedlichen vertikalen Koordinaten eines Werkstückes benutzt.
Ein Beispiel einer Messsäule 1 wird
graphisch in der Tabelle 1 dargestellt. Die gezeigte Säule umfasst
einen Taster 44, der an einem Messwagen 3 angebracht
und in Kontakt mit dem zu messenden Werkstück 9 gebracht wird,
sowie eine vertikale Versetzungseinheit (nicht dargestellt) die
erlaubt, dass dieser Taster entlang der vertikalen Achse z bewegt werden
kann. Der vertikale Versetzungsmechanismus kann entweder manuell
oder motorisiert sein, je nach Modell. Ein Mess- und Anzeigesystem 7 ermöglicht es,
die vertikale Position des Tasters zu bestimmen und auf einer Anzeige 70 anzuzeigen.
Das System 7 erlaubt auch, die Auflagekraft des Tasters
gegen das Werkstück 9 zu
messen. Das Messsystem benutzt zum Beispiel einen kapazitiven, induktiven, magnetwidestandbeständigen oder
optischen Sensor, beispielsweise mit einer Skala gegen den Stützrahmen 2 und
einem Sensor im Wagen 3.
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Herkömmliche
Messsäulen
haben einen Stützrahmen
2 mit
einer Höhe
zwischen 50 Zentimeter und 2 Metern und erlauben, dass die vertikale
Position des Tasters
44 mit einer Genauigkeit in der Grössenordnung
eines Mikrons gemessen wird. Das zu messende Werkstück
9 wird
nahe an die Messsäule
1 gesetzt
und der Taster wird vertikal bewegt, um gegen den Teil des Werkstückes zu
ruhen, dessen Vertikalekoordinate man messen möchte. Die Messsäule
1 kann
an einen Luftkissensockel
20 angebracht werden, der ihre
horizontale Bewegung zu erleichtern vermag. Solche Messsäulen werden
zum Beispiel im Dokument
US 4924598 beschrieben.
Solche Messsäulen
werden ferner von der Anmelderin zum Beispiel unter dem Namen MICRO-HITE
(eingetragenes Warenzeichen) und TESA-HITE (eingetragenes Warenzeichen)
vertrieben.
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Gegenwärtige Messsäulen werden
häufig mit
einem Bedienungspult
7 mit Steuerungsknöpfen
71 für das Eingeben
der unterschiedlichen Befehle versehen. Das Bedienungspult umfasst
einen Mikroprozessor der fähig
ist, ein Computerprogramm für das
Kontrollieren der Versetzungen des Wagens
3, für das Messen
und das Anzeigen der Resultate auszuführen. Die Befehle, die mittels
des Bedienungspults
7 eingegeben werden können, werden
durch einen Mikroprozessor interpretiert, der ein Computerprogramm
für das
Kontrollieren der Versetzungen des Wagens
3, das Messen
und das Anzeigen der Resultate ausführt. Die eingegebenen Befehle
erlauben zum Beispiel den Messwagen zu verschieben, die absolute
Höhe eines
Punktes oder den Unterschied zwischen zwei Messpunkten anzuzeigen.
Andere Befehle erlauben es, den Mess- oder Anzeigemodus zu wechseln.
Unterschiedliche Beispiele von nützlichen
Messmodi werden im Patent
US
3895356 beschrieben. Ein nützlicher Messmodus, der manchmal
angetroffen wird, erlaubt die Messung der Umkehrpunkte, d.h. des
niedrigsten und des höchsten Punkts
einer Bohrung oder einer Stange, und die Berechnung des Höhenunterschieds
zwischen diesen zwei Extrema. Die vorhandenen Anzeigemodi machen
es zum Beispiel möglich,
zwischen den metrischen oder imperialen Masseinheiten zu wählen oder die
Auflagekraft des Tasters statt seiner Position anzuzeigen.
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Die
Betätigung
von Steuerungsknöpfen
auf einem Bedienungspult ist jedoch nicht sehr intuitiv; die Anzahl
Tasten ist beachtlich, wenn viele Mess- und Anzeigemodi vorhanden
sind. Die Bedienungsperson muss die Augen weg vom zu messenden Werkstück nehmen,
um die zu betätigende
Taste zu wählen.
Es ist ferner nötig,
das Werkstück 9 oder
die Messsäule 1 loszulassen,
um einen Messmoduswechselbefehl einzugeben.
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Es
sind auch Säulen
bekannt, die mit einem Steuerungsdrehknopf (Kurbel) 8 versehen
werden, der erlaubt, die vertikalen Versetzungen des Tasters 44 zu
steuern. Der Steuerknopf 8 kann leicht betätigt werden,
ohne dass man ihn anschauen muss. Sein Durchmesser und seine Position
werden gewählt,
um einen guten Griff der Messsäule 1 mit
einer einzigen Hand auf dem Knopf 8 zu ermöglichen.
Die Befehle, die mit diesem Knopf eingegeben werden können, sind
jedoch auf vertikale Versetzungen des Messwagens eingeschränkt.
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Bekannt
sind auch Messsäulen
mit einer Rändelscheibe
(nicht dargestellt) neben dem Steuerungsdrehknopf 8, welche
erlaubt, Befehle zum Wechseln in einen Suchmodus der Umkehrpunkte einzugeben.
In diesem Modus wird das zu messende Werkstück 9 oder die Messsäule 1 horizontal
bewegt, wobei die Auflagekraft zwischen dem Taster 44 und dem
Werkstück
behalten wird, um die Zone in der Nähe eines Extremas abzutasten,
indem mindestens einmal den Umkehrpunkt überschritten wird. Ein Extremaberechnungsalgorithmus
bestimmt die Vertikalkoordinate des Umkehrpunktes; wobei ein akustisches
und/oder optisches Signal bestätigt,
dass die Vertikalekoordinate des Umkehrpunktes errechnet wurde.
Die Bedienungsperson muss dann die Rändelscheibe betätigen, um
den automatischen Umkehrpunkt-Suchmodus abzuwählen, dann verlegt den Taster,
um eine neue Messung durchzuführen. Dieser
Messmodus ist beispielsweise für
das Messen des Durchmessers einer Bohrung oder der Stange sehr nützlich.
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Diese
Systeme haben jedoch den Nachteil, dass sie eine zusätzliche
Rändelscheibe
benötigen, die
das System verteuert und dessen Gebrauch nicht sehr intuitiv ist.
Es ist nötig,
den Steuerungsdrehknopf 8 momentan loszulassen, um die
Rändelscheibe
zu betätigen.
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Die
Europäische
Patentanmeldung
EP 0780662 beschreibt
einen Drehknopf für
die Eingabe eines Wertes in einer elektronischen Vorrichtung, mit mehreren
Winkelzonen, wobei die Geschwindigkeit der Veränderung des eingesetzten Wertes
von der Winkelposition des Knopfs abhängt.
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Patent
US 3895356 beschreibt eine
Messsäule
mit mehreren Messmodi.
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Die
Japanische Patentanmeldung
JP 03035960 betrifft
einen Drehknopf mit einer Scheibe, die das Erzeugen von mehreren
Kodes erlaubt.
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Eingabe
von Befehlen zum Wechseln des Messmodus in einer Messsäule zur
vertikalen Dimensionsmessung vorzuschlagen, welche die Nachteile
der Verfahren aus dem Stand der Technik vermeidet und auch eine
verbesserte Messsäule,
die einfacher zu gebrauchen ist als die Messsäulen aus dem Stand der Technik.
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Gemäss der Erfindung
werden diese Ziele mittels eines Verfahrens und einer Messsäule mit
den Merkmalen der unabhängigen
Ansprüchen
des entsprechenden Typs erreicht, wobei bevorzugte Ausführungsformen
ferner in den abhängigen
Ansprüchen
angegeben werden.
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Dieses
Verfahren hat den Vorteil, dass der Moduswechsler durch Drehen des
Kontrollknopfes gegen eine vorbestimmte Winkelposition erfolgt,
die sich vom für
die Verschiebung des Taststifts benutzten Winkelpositionsbereich
unterscheidet. Die Moduswechslerbefehle können daher eingegeben werden,
ohne dass es nötig
ist, den Kontrollknopf loszulassen.
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Die
Messsäule
gemäss
der Erfindung kann mit einer limitierten und diskontinuierlichen
Anzahl verschiedener Messmodi funktionieren, welche mit Hilfe einer
der Steuerungsdrehknöpfe
gewählt
werden können.
Jeder Messmodus kann ausserdem beständige oder unbeständige Parameter
erfordern, die beispielsweise von der Winkelposition des Steuerungsdrehknopfs
zwischen zwei vorbestimmten Grenzwerten abhängen.
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Der
benutzte Steuerungsdrehknopf besteht vorzugsweise aus der Kurbel,
die erlaubt, dass der Taststift vertikal verschoben werden kann.
Die Erfindung besteht daher darin, diese Kurbel nicht nur für die vertikale
Verschiebung des Taststifts zu gebrauchen, sondern auch zur Befehlseingabe
zur Messmoduswechsel.
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Der
Befehl zum Wechsel des Messmodus wird vorzugsweise jedes Mal ausgeführt, wenn
der Steuerungsdrehknopf eine oder mehrere vorbestimmte Winkelpositionen
durchfährt.
So kann der Befehl zum Wechsel des Messmodus eingegeben werden,
indem der Steuerungsdrehknopf genau in dieselbe Winkelposition gebracht
wird, unabhängig von
der vertikalen Position des Wagens. Diese Arbeitsweise hat den Vorteil,
sehr intuitiv zu sein.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird eine spürbare
Reaktion, beispielsweise eine plötzliche Änderung
des Drehbewegungsmoments, durch den Anwender wahrgenommen, wenn der
Kontrollknopf die vorbestimmte Position durchfährt und dadurch einen Moduswechsel
herbeiführt. So
kann ein Befehl zum Wechsel des Messmodus eingegeben werden, ohne
dass die Augen das zu messende Stück oder das die das Resultat
zeigende Anzeige verlassen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung können
verschiedene Moduswechselbefehle eingegeben werden, indem man den
Steuerungsdrehknopf zweimal durch dieselbe Winkelposition während eines zeitlimitierten
Zeitintervalls passieren lässt.
Es ist so möglich,
die Anzahl der verschiedenen Befehle, die eingegeben werden können, zu
erhöhen.
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Die
Erfindung wird beim Lesen der als Beispiel angegebenen Beschreibung
besser verstanden, illustriert durch die beigefügten Zeichnungen, in welchen:
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1,
schon beschrieben, eine schematische Ansicht einer Messsäule, auf
welche die Erfindung anwendbar ist zeigt;
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2 eine
explodierte Ansicht eines Steuerungsdrehknopfs gemäss der Erfindung
zeigt;
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3 eine
schematische Ansicht der Hauptelemente des Steuerungsdrehknopf s
in Ruheposition zeigt;
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4 eine
schematische Ansicht der Hauptelemente des Steuerungsdrehknopf s
in der ersten vorbestimmten Winkelposition, die einen Wechsel des
Messmodus auslöst,
zeigt;
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5 eine
schematische Ansicht der Hauptelemente des Steuerungsdrehknopf s über der
ersten vorbestimmten Winkelposition hinaus zeigt.
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Die
Erfindung ist auf Messsäulen
mit einer oder mehreren Achsen, von Hand oder vorzugsweise motorisiert,
anwendbar, beispielsweise auf Messsäulen mit einer einzigen Vertikalachse
vom Typ wie in der 1 illustriert und weiter oben
beschrieben. Die Messsäule 1 enthält vorzugsweise
sowohl einen Steuerungsdrehknopf 8 als auch ein Bedienungspult 7.
Der Steuerungsdrehknopf 8 ermöglicht es, den Wagen 3 vertikal
zu verschieben, und, wie man sehen wird, Befehle zum Wechsel der
Messmodi einzugeben. Das Bedienungspult 7 enthält eine
Anzeige 70, beispielsweise eine LCD- oder Plasmaanzeige und
auch mehrere Kontrolltasten 71. Das Bedienungspult 7 kann
ebenfalls andere Dateneingabemittel enthalten, beispielsweise eine
Maus, einen Joystick, ein Mikrofon usw., und auch andere Wiedergabemittel,
beispielsweise einen Lautsprecher, einen Drucker, einen seriellen
Anschluss/eine serielle Schnittstelle, beispielsweise vom Typ RS232, Infrarot oder
Radio, usw. Es ist ebenfalls möglich,
das Bedienungspult 7 mit einem Rechner oder innerhalb eines Netzwerks
zu verbinden.
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Die
Anzeige 70 erlaubt es, das Messresultat anzuzeigen, z.B.
die absolute vertikale Position des Taststifts, den Unterschied
zwischen zwei Positionen, einen Durchmesser usw. gemäss dem ausgewählten Messmodus.
Der ausgewählte
Messmodus wird vorzugsweise auch angezeigt, beispielsweise mit Hilfe
von Icons. Es ist auch möglich,
diese Anzeige zu benutzen, um die Druckkraft des Taststifts 44 gegen
das zu messende Werkstück 9 darzustellen.
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Das
Bedienungspult 7 enthält
des weiteren Kontrolltasten 71, inklusive programmierbarer
Funktionstasten und Tasten mit einer vordefinierten Funktion, z.B.
eine Ein-Aus-Taste, eine Druckertaste, usw.
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Das
Messsystem kann gemäss
mehreren verschiedenen Messmodi funktionieren, beispielsweise:
- – Verschiebung
des Taststifts mit ununterbrochener Anzeige der Position des Taststifts,
- – automatische
Verschiebung des Taststifts bis er in Kontakt mit dem zu messenden
Werkstück kommt,
danach Messung und Anzeige der Koordinate des Taststifts,
- – Suche
nach den Umkehrpunkten zur Messung der inneren oder äusseren
Durchmesser,
- – Messung
der Abweichungen von der Senkrechten oder von der Geradheit
- – Messung
entlang verschiedenen Achsen,
- – absolute
Messungen oder Messungen der Unterschiede relativ zu einem vorherigen
Messpunkt,
- – usw.
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Bestimmte
Messmodi können
des Weiteren miteinander kombiniert werden.
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Alle
diese Messmodi können
vorzugsweise mit Hilfe des Bedienungspults 7 ausgewählt werden. Erfindungsgemäss kann
zudem mindestens ein Subset von oft benutzten Messmodi schneller
und intuitiver ausgewählt
werden, indem auf die Winkelposition des Steuerungsdrehknopfs 8 eingewirkt
wird.
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Die
Struktur und das Funktionieren des Steuerungsdrehknopfs 8 wird
jetzt in Bezug auf die 2 bis 5 beschrieben.
Dieser Knopf wird vorzugsweise auf dem Sockel 20 oder nahe
der Basis des Stützrahmens 2 angebracht.
Es ist daher möglich,
die Messsäule 1 einfach
festzuhalten, indem sie mit diesem Knopf gehalten wird, dessen Durchmesser,
zwischen 4 und 12 Zentimetern, genügt, um die Handfläche zu füllen. Während des
Gebrauchs kann daher eine Hand das zu messende Werkstück 9 halten, während die
andere Hand des Anwenders die Messsäule durch diesen Kontrollknopf 8 hält. Es ist
nicht nötig
den Kontrollknopf loszulassen, um die meistgebrauchten Befehle zum
Wechseln des Messmodus einzugeben. Es wäre hingegen auch möglich, den Steuerdrehknopf
anderswo anzubringen, beispielsweise direkt am Bedienungspult 7.
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Die
bevorzugte Ausführungsform
des gezeigten Kontrollknopfs 8 enthält eine äussere Kurbel 80,
bestehend beispielsweise aus eingespritztem synthetischem Material.
Die äussere
Oberfläche
der Kurbel ist mit Furchen 804 ausgestattet, damit ein Rutschen
in der Hand verhindert wird. Ein Motiv 803 auf der Frontseite
der Kurbel 80 gibt ihre ungefähre Winkelposition an. Die
Kurbel 80 ist fest verbunden mit einer Achselstange 81,
welche die anderen Elemente des Kontrollknopfs durchdringt und die
in Rotation mit der Kurbel gedreht wird. Im illustrierten Beispiel
ist die Stange 81 auf die Kurbel 80 geschraubt; es
wäre auch
möglich,
diese beiden Elemente in einem einzigen Stück zu giessen, zum Preis einer schwieriger
zu realisierenden Einspritzform. Die Kurbel 80 ist hohl
und verbirgt daher die anderen Elemente 81, 82 in
ihrem Innenvolumen wenn der Knopf zusammengebaut wird.
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Die
innere Seitenoberfläche
der Kurbel 80 ist mit einem Anschlag 801 ausgestattet,
der eine erste Feder 83 antreibt, wie weiter unten ersichtlich.
Der antreibende Anschlag 801 besteht aus einem vorstehenden
Winkelteil, das ein Winkelsegment von ungefähr 20° abdeckt, symmetrisch um die
Mitte verteilt, d.h. der höchste
Punkt der Kurbel 80 in der Ruheposition, illustriert in 3.
Im folgenden Teil der Beschreibung wird dieser Mittelpunkt/Zenit
als Referenzpunkt 0° gebraucht,
um die Winkelposition von anderen Elementen der Kontrollknopfs 8 anzugeben. Die
innere Seitenoberfläche
der Kurbel 80 ist mit einem zweiten Anschlag 802 (sichtbar
in 3 bis 5) bei 180° ausgestattet.
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Ein
Zwischenantriebsstück 82,
bestehend aus einer ungefähr
runden Scheibe ist mit der Stange 81 verbunden, mit genügend Spiel
um frei um diese Stange zu drehen. Die gegen die Kurbel 80 gedrehte Seite
des Zwischenantriebsstücks 82 ist
mit einem hervorstehenden Zurückhaltungsanschlag 820,
der ein Winkelsegment abdeckt, das mehr oder weniger demjenigen
entspricht, welches durch den Anschlage 801 abgedeckt wird.
In Ruheposition ist dieser Anschlag 820 auf 0° ausgerichtet.
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Die
andere Seite des Zwischenantriebsstücks 82 ist mit einer
vorstehenden Antreibsanschlag 821 ausgerüstet. Im
illustrierten Beispiel ist dieser Stopp in der Ruheposition auf
180° ausgerichtet,
und weist eine Π Form
auf, die vor allem in 3 bis 5 sichtbar
ist. Die äusseren
Seiten 8210 der Schenkel des Antriebstopps erlauben eine
zweite Feder 85 anzutreiben, wie weiter unten sichtbar.
Die inneren Seiten 8211 arbeiten zusammen mit dem zweiten
Stopp 802, um die Winkelverschiebung der Kurbel 80 in
Bezug auf das Zwischenantriebsstück 82 zu limitieren.
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Die
Federn 83 und 85 bestehen beide aus einem mehrere
Male um die zentrale Stange 81 gewundenen Stahldraht und
arbeiten in diesem Beispiel durch Abwickeln. Das Drehmoment nötig für das Abwickeln
der zweiten Feder 85 ist jedoch klar grösser als das Abwicklungsmoment
der Feder 83. In Ruheposition wird die Distanz zwischen
den beiden freien Enden 830 der ersten Feder 83 durch
die Stopps 801 und 820 bestimmt, welche dieselbe
Länge haben müssen um
jegwelches Spiel am Ruhepunkt zu vermeiden; hingegen wird die Distanz
zwischen den freien Enden 850 der zweiten Feder 85 durch
den Antreibsanschlag 821 bestimmt.
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Der
Steuerungsdrehknopf 8 enthält ausserdem eine Platte 84 das
am Sockel 20 oder am Stützrahmen 2 mit
Schrauben 845 festgemacht wird. Das Platte 84 hat
eine Öffnung 844 in
welcher die Stange 81 frei drehen kann. Die gegen die Kurbel 80 und
gegen das Zwischenstück 82 gedrehte
Seite weist zwei Zurückhaltungsanschläge der zweiten
Feder 85 auf, die in diesem Beispiel aus zwei Säulen 840 und 841, die
symmetrisch um den Punkt 180° platziert
sind, wobei der Winkelabstand zwischen den zwei Pfeilern 840 und 841 mehr
oder weniger dem Winkelsegment entspricht, das der Antreibsanschlag 821 einnimmt. Das
Platte 84 enthält
ausserdem zwei Stopps 842, in diesem Beispiel ungefähr bei –45° und +45° angebracht
sind, und dazu bestimmt sind, die Rotation der zweiten Feder 85 einzuschränken, wie
weiter unten ersichtlich sein wird.
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Der
Fachmann wird verstehen, dass der oben beschriebene und in den Figuren
dargestellte Knopf lediglich ein Beispiel einer möglichen
Ausführungsform
darstellt und dass andere Ausführungsformen
für einen
Steuerungsdrehknopf erdacht werden können, der eine variable Reaktionskraft
mit spürbaren
Schwellen ausübt.
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Der
Steuerungsdrehknopf 8 umfasst schlussendlich einen Potentiometer 86,
dessen Achse 860 mit der Stange 81 aus einem Stück verbunden
ist, und dessen Körper 861,
so wie die Platte 84, mit dem Sockel 20 oder dem
Rahmen 2 aus einem Stück
ist. Der Wert des Widerstands zwischen den Aussenanschlussklemmen
des Potentiometers hängt
von der Winkelposition der Achse 860 und somit von der Stange 81 und
dem Rad 80 ab. Ein nicht dargestellter elektronischer Schaltkreis
erlaubt es, den Wert dieses Widerstands in eine Spannung oder einen
Strom umzuwandeln, konvertiert in ein numerisches Signal und an
das Pult 7 übermittelt.
Ein von einem Mikroprozessor in diesem Pult ausgeführtes Computerprogramm
interpretiert den numerischen Wert der Spannung/des Stroms, um die
Bewegungen des Tasters 44 zu steuern oder Messmoduswechselbefehle
einzugeben. Das dem Computerprogramm gelieferte Signal hängt somit
nur von der Winkelposition des Rads 80 ab.
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Anhand
der 3 bis 5 wird nun das Funktionieren
des Steuerungsdrehknopfs 8 beschrieben. Auf der 3 ist
der Steuerungsdrehknopf in der Ruheposition. Die fixen Anschläge 840 und 841 verhindern
ein gleichzeitiges Drehen der beiden Enden 850 der zweiten
Feder 85 in der gleichen Richtung. Die Gegenabwicklungskraft
der zweiten Feder tendiert dazu, diese beiden Enden 850 gegen
einander zusammenzuziehen, was den Anschlag 821 auf 180° zurückbringt.
Das Zwischenantriebsstück 82 befindet
sich also in der auf der 3 dargestellten Ruheposition,
mit dem ersten Anschlag 820 auf 0° ausgerichtet. Dieser Anschlag 820 treibt
ebenfalls die erste Feder 83 in die vertikale Position;
die Gegenabwicklungskraft dieser Feder 83 bringt den Anschlag 801 des
Rads 80 auf 0° zurück. In der
Ruheposition, wenn keine externe Kraft auf das Rad 80 ausgeübt wird,
wird also Letzteres durch die gemeinsame Wirkung der beiden Feder 83 und 85 in
die auf der 3 dargestellten Position mit
dem Antreibanschlag 801 auf 0° ausgerichtet zurückgebracht.
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Wenn
die Bedienungsperson das Rad 80 beispielsweise in den auf
der 4 dargestellten Uhrzeigersinn dreht, verschiebt
der Antreibanschlag 801 ein der Enden 830 der
ersten Feder 83. Das Drehen des anderen Endes wird durch
den Anschlag 820 verhindert, der nur drehen kann, indem
gegen die beachtliche Kraft der zweiten Feder 85 gewirkt
wird. Das Drehen des Rads 80 erfolgt also gegen die Gegenabwicklungskraft
der ersten Feder 83. In dieser ersten Phase bleibt das
Zwischenantriebsstück 82 still.
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Die
relative Drehung des Rads 80 und des Zwischenantriebsstücks 82 bleibt
in der auf der 4 dargestellten Lage, sobald
der zweite Anschlag 802 auf das Rad 80 gegen die
Innenseiten 8211 des Antreibanschlags 821 des
Zwischenantriebsstücks 82 ruht.
Ab diesem Punkt, wie auf der 5 dargestellt, kann
jede Drehung des Rads 8 nur gegen die Kraft der zweiten
Feder 85 erfolgen, wobei eines ihrer Enden 850 von
der Aussenseite 8210 des Anschlags 821 getrieben
wird, wobei sie selbst von dem Anschlag 802 angetrieben
wird. Die erste Feder 83 bleibt in der gleichen entfernten
Position. Da die Kraft der Feder 85 deutlich grösser als
die Kraft der Feder 83, wird eine klare Tastreaktion von
der Bedienungsperson gespürt,
sobald der auf der 4 dargestellte Punkt überschritten
wird. Der Bedienungspult 7 kann diese Reaktion durch Erzeugen
eines akustischen und/oder optischen Signals begleiten, wenn er
merkt, dass das Rad 80 seine auf der 4 dargestellte
Position durchfährt.
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Die
Anschläge 842 erlauben
es, die Bewegung der zweiten Enden 850 einzuschränken. Sobald
ein Ende den Anschlag 842 erreicht, wird jede Bewegung
des Rads 80 in die gleiche Richtung verhindert.
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Die
dargestellten 3 bis 5 zeigen
die verschiedenen Komponenten des Steuerungsdrehknopfs 8 während einer
Drehung des Steuerrads in Uhrzeigersinn. Man wird sofort verstehen,
dass während
einer Drehung im Gegenuhrzeigersinn sich ein symmetrisches Verhalten
ereignet. Da die Rückschlagskräfte in beiden
Drehrichtungen von den beiden Federn 83 und 85 erzeugt
werden, ist das vom Knopf 8 auf der Hand der Bedienungsperson
ausgeübte
reaktive Drehmoment absolut symmetrisch.
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Der
Steuerungsdrehknopf 8 funktioniert daher in jeder Richtung
auf zwei sukzessiven Bereichen. In einem ersten Bereich, von beispielsweise ungefähr 30°, wird das
vom Steuerungsknopf ausgeübte
Blindmoment bestimmt durch die erste Feder 83. In einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung interpretiert das Bedienungspult 7 eine Position der
Kurbel 80 in dieser ersten Position als eine Anleitung
zum motorisierten Versetzen des Taststifts in der durch die Richtung
der Rotation der Kurbel bestimmten Richtung, wobei deren Geschwindigkeit
vorzugsweise abhängt
vom Rotationswinkel der Kurbel. Das Versetzen des Taststifts wird
verlangsamt und stoppt danach, wenn die Kurbel 80 in ihre
Ruheposition zurückkehrt.
Die Anzeige 70 zeigt die Position des Taststifts 44 sobald
ein Kontakt gespürt
wird, d.h. wenn der Taststift gegen das zu messende Werkstück zur Ruhe
kommt, oder möglicherweise
fortlaufend.
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Wenn
die Kontrollkurbel über
die vorbestimmte Position, illustriert in der 4,
hinausschiesst, ist die durch den Knopf auf den Anwender ausgeübte Rückwirkkraft
durch die zweite Feder 85 bestimmt und wird darum bedeutend
grösser.
Das Bedienungspult 7 interpretiert einen Durchlauf durch diese
Position als Befehl, den Messmodus zu ändern. In einer bevorzugten
Ausführungsform,
wechselt der Wagen 3 dann zum automatischen Verschiebungsmodus
und bewegt sich in die durch die Richtung der Rotation der Kurbel 80 definierte
Richtung. Die Geschwindigkeit der automatischen Verschiebung wird
bestimmt durch die maximale Amplitude des Durchlaufs über die
vorbestimmte Position hinaus. Der Taststift 44 bewegt sich
dann, bis er mit einer vorbestimmten Kontaktkraft mit dem zu messenden
Werkstück 9 in
Kontakt kommt, dann führt
er die Messung durch und zeigt sie an. Die Messsäule 1 kehrt danach
zum kontinuierlichen Anzeigemodus der Position des Taststifts 44 zurück.
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Der
beschriebene Steuerungsdrehknopf benutzt also zwei unterschiedliche
Bereiche in jeder Messrotation. Man wird verstehen, dass es möglich ist,
mehr als zwei unterschiedliche Bereiche zu benutzen um zu ermöglichen,
dass andere Messmodi mit Hilfe des Knopfes 8 eingegeben
werden können. Zu
diesem Zweck ist es möglich,
die Anzahl der Zwischenantriebsstücke und der Federn zu erhöhen falls gewünscht wird,
dass jede Grenzwertüberschreitung einem
Wechsel des reaktiven Drehmoments, das vom Steuerungsknopf auf die
Hand des Anwenders ausgeübte
wird, entsprechen soll.
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Es
ist ebenfalls möglich,
andere Arten von taktilen Reaktionen während des Wechsels von einem
Messmodus zu einem anderen vorzusehen. In einer andern Ausführungsform
der Erfindung wäre
es beispielsweise möglich,
eine lokale Reaktion auszuführen,
genau zum Zeitpunkt des Messmoduswechsels, ohne das nötige Drehmoment
zur Drehung des Messknopfes über
diesen Punkt hinaus zu ändern. Diese
Reaktion könnte
beispielsweise durch das elastische Verformen eines Elements herbeigeführt werden,
wenn der Punkt des Wechsels des Messmodus passiert wird. Es ist
ebenfalls möglich,
eine taktile Reaktion aktiv herbeizuführen, beispielsweise mit Hilfe
eines Motors, der auf die Achse des Steuerdrehknopfs einwirkt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung können
die Befehle zum Moduswechsel eingegeben werden, indem mehrer Male
während
eines Intervalls von limitierter Dauer eine vorbestimmte Winkelposition
passiert wird. Es ist also möglich,
die Anzahl verschiedener Messmodi zu erhöhen, die mit Hilfe des Steuerungsdrehknopfs
ausgewählt
werden können,
ohne die Anzahl der verschiedenen Grenzwerte zu erhöhen, so
dass der Gebrauch der Säule speziell
ergonomisch ist. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, geht
das vom Bedienungspult 7 ausgeführte Programm in einen Suchmodus
eines Rückkehrpunkts über, wenn
der Kontrollknopf zweimal während
eines limitierten Intervalls, beispielsweise eine Sekunde, eine
vorbestimmte Position illustriert in 4 passiert.
Dieser Modus ermöglicht
es, den höchsten
oder tiefsten Punkt (je nach der Drehrichtung des Steuerungsknopfes 8)
eines Lochs oder Stange zu messen. Das zu messende Stück 9 oder
die Messsäule 1 wird
horizontal durch den Anwender platziert, der Taststift bewegt hingegen
sich automatisch während
er einen konstanten Auflagedruck zwischen dem Taststift und dem
Stück aufrecht
erhält.
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Ein
vom Mikroprozessor im Bedienungspult 7 ausgeführtes Programm
bestimmt die vom Taststift 44 in diesem Modus zurückgelegte
Bahn. Ein Extremaberechnungsalgorithmus bestimmt automatisch die
vertikale Koordinate des niedrigsten Punkts dieser Bahn; eine Interpolation
kann möglicherweise zwischen
den beiden nächstliegenden
extremen Messpunkten durchgeführt
werden. Ein akustisches Signal A (Beep) und/oder optisches Signal
wird erzeugt, sobald der Wert der Extrema gefunden worden ist. Um
ein genaueres Messergebnis zu erhalten ist es ebenfalls möglich, mehrere
Male sukzessive die Gegend um den Rückkehrpunkt in die Gegenrichtung
abzutasten. In diesem Fall wird der Extremamesspunkt mit einbezogen.
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Es
kann vorkommen, dass ein unerfahrener oder unaufmerksamer Anwender
den Taststift in die Richtung des niedrigsten Punkts eines Lochs
bewegt, dann zurückkehrt,
ohne diesen Punkt erreicht zu haben. In diesem Fall wird das Extrema
durch den Rückkehrpunkt
bestehen, der hier nicht gleich dem tiefsten Punkt des Lochs ist.
Um falsche Messungen zu vermeiden, wird der Rückkehrpunkt nur dann bestätigt, wenn
der Differentialkoeffizient der vertikalen Position der Bahn des
Taststifts nahe bei Null beim Extrema ist.
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Sobald
das Extrema gefunden worden ist, wird der Taststift verschoben um
ihn vom Werkstück 9 abzusondern,
und die Koordinate des kalkulierten Rückkehrpunkts wird auf der Anzeige 70 angezeigt.
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Um
den Durchmessern und/oder die Koordinate eines Lochzentrums zu messen,
ist es dann möglich,
den Taststift 44 gegen den oberen Teil des Lochs zu verschieben
und wiederum dieselbe Suchoperation durchzuführen, um das obere Extrema
des Lochs zu finden. Das Mess- und Anzeigesystem kann programmiert
werden, um entweder das Zentrum oder den Durchmesser des Lochs anzuzeigen.
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Die
Messsäule
kehrt dann zum kontinuierlichen Displaymodus zurück oder, in einer anderen Ausführungsform,
wechselt zum Suchmodus für
das nächste
Extrema.
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In
den hier oben illustrierten verschiedenen Ausführungsformen wird nur die Winkelposition
des Steuerknopfs 8 gebraucht, um die Befehle zum Moduswechsel
einzugeben. Es wäre
aber ebenfalls möglich,
andere Operationen auf diesem Knopf auszuführen, beispielsweise ihn zu
drücken,
um weitere Befehle einzugeben, ohne loslassen zu müssen. Es ist
auch möglich,
verschiedene Wechsel der Messmodi einzugeben mit dem Passieren derselben
Winkelposition durch das Drücken
auf den Knopf.
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Es
wird weiterhin verstanden werden, dass die Messmodi, welche verschiedenen
Gebrauchsbereichen der Kurbel 80 entsprechen, und die Wechsel der Messmodi,
die durch das Passieren der vorbestimmten Winkelpositionen eingegeben
werden, durch Einwirkung auf die im Bedienungspult 7 ausgeführte Software
modifiziert werden können.
Verschiedene Messmodi können
so definiert werden, durch Modifikation dieser Software oder, ohne
sie auszutauschen, durch Eingabe von geeigneten Programmierbefehlen
mit Hilfe der Tasten 71.
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Der
Fachmann wird ausserdem verstehen, dass die beschriebene Erfindung
auch auf nicht motorisierte Messsäulen angewandt werden kann,
in welchem der den Taststift 44 tragende Wagen direkt durch
eine manuelle Kurbel ersetzt wird. Die Winkelposition dieser manuellen
Kurbel kann gemessen werden, um Anleitungen zu erzeugen, den Messmodus
zu wechseln, wenn vorbestimmte Grenzwerte überschritten werden.