FR2484634A1

FR2484634A1 - MEASURING INSTRUMENT, PARTICULARLY FOR MEASURING LENGTHS OR ANGLES

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Publication number: FR2484634A1
Application number: FR8111444A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-06-11
Filing date: 1981-06-10
Publication date: 1981-12-18
Also published as: DE3115508C2; DE3115508A1; CH651386A5; ATA305680A; AT373690B

Abstract

In a measuring instrument which is used, in particular, to measure lengths or angles, provision is made of a scale (3) and a scanning unit (5) which can be adjusted along this scale and generates measuring signals when adjusted. In order to avoid troublesome supply leads or the otherwise necessary replacement of batteries, the supply of electricity to the scanning unit is provided as a small generator (8) which can be driven during the adjustment by the adjustable part of the measuring instrument.

Description

La présente invention est relative à un instrument de mesure conçu en particulier comme instrument de mesure de longueurs ou d'angles, mais pouvant être aussi éventuellement une balance ou un autre instrument de mesure, dans lequel une échelle avec index est remplacée par un affichage électronique. The present invention relates to a measuring instrument designed in particular as an instrument for measuring lengths or angles, but may also possibly be a balance or another measuring instrument, in which a scale with index is replaced by an electronic display. .

L'invention concerne surtout un instrument de mesure comprenant une règle et un ensemble d'exploration qui, lorsqu'il se déplace, engendre des signaux électriques de mesure qui correspondent à la graduation de la règle et qui peuvent être amenés à une unité d'affichage ou d'interprétation. The invention relates above all to a measuring instrument comprising a ruler and an exploration unit which, when it moves, generates electrical measurement signals which correspond to the scale of the ruler and which can be brought to a unit of display or interpretation.

Dans les instruments de mesure de ce genre, dans le cas normal, on déplace l'ensemble d'exploration relativement à la règle immobile, mais on connait aussi des formes d'exécution dans lesquelles la règle seule, ou la règle et l'ensemble d'exploration, sont réglables. In measuring instruments of this kind, in the normal case, the exploration assembly is moved relative to the stationary ruler, but there are also known embodiments in which the ruler alone, or the ruler and the set exploration, are adjustable.

Dans les instruments de mesure de longueurs et d'angles, on peut prevoir des règles à graduation incremen- tielle ou encore à graduation absolue. Dans le cas de gra duations incrémentielles, il est connu de prévoir, en un ou plusieurs points de la règle, des repères supplémentaires qui facilitent le reglage ou qui, après des interruptions ou perturbations de fonctionnement, facilitent un nouvel étalonnage ou permettent plus facilement d'amener à des positions prédéterminées le coulisseau ou dispositif similaire dans lequel est logé l'ensemble d'exploration. Le plus souvent, on tire parti de ces reperes pour engendrer des signaux de repère speciaux. In length and angle measuring instruments, rules can be provided with incremental graduation or with absolute graduation. In the case of incremental gradations, it is known to provide, at one or more points of the rule, additional marks which facilitate adjustment or which, after interruptions or disturbances in operation, facilitate a new calibration or allow more easily 'Bring the slide or similar device in which is housed the exploration assembly to predetermined positions. Most often, we take advantage of these markers to generate special cue signals.

Grâce aux signaux électriques engendres, on peut actionner des compteurs et des dispositifs d'affichage qui font suite. Thanks to the generated electrical signals, it is possible to activate counters and display devices which follow.

I1 est connu aussi d'amener les signaux obtenus lors de l'exploration de la règle à un dispositif de commande d'une machine-outil ou analogue, et de les utiliser dans la commande de cette machine. En outre, il est connu de prevoir des dispositifs d'affichage sur l'instrument de mesure luimême et d'amener les signaux, par des câbles, à un dispositif central d'enregistrement ou à une autre unité fixe d'affichage ou d'interprétation. Les signaux électriques de mesure peuvent être engendres selon différents principes de mesure.Outre que l'on engendre inductivement ou capacitivement des signaux dépendant de la course, on utilise frequemment, surtout dans la mesure de longueurs-et d'angles, en particulier dans le cas de graduations incrémentielles, des regles lisibles optiquement qui sont lues par l'intermédiaire de capteurs opto-électroniques de l'ensemble d'exploration. Ici, pour l'éclairage de la règle, on utilise le plus souvent des diodes à emission de lumière et, pour la lecture, des photo-transistors.Dans les formes d'execution connues, on dispose dans l'unité de lecture des réseaux de lecture à travers lesquels s'effectue la lect-ure de la règle, de sorte que lors du mouvement relatif de la règle et de l'unité de lecture, il apparaît des signaux, par exemple sinusoidaux, dont la longueur correspond à la graduation de la règle. Par une disposition décalée des ensembles d'exploration, on peut engendrer des signaux déphasés qui permettent une reconnaissance de direction, dont on peut tirer parti pour renverser un compteur à double sens et qui permettent en outre, par voie électronique et avec des moyens relativement sixtes, une subdivision supplémentaire de la règle. I1 is also known to bring the signals obtained during the exploration of the rule to a control device of a machine tool or the like, and to use them in the control of this machine. In addition, it is known to provide display devices on the measuring instrument itself and to bring the signals, by cables, to a central recording device or to another fixed display or display unit. interpretation. The electrical measurement signals can be generated according to different measurement principles. In addition to inducing or capacitively producing race-dependent signals, it is frequently used, especially in the measurement of lengths and angles, in particular in in the case of incremental graduations, optically readable rules which are read by means of opto-electronic sensors of the exploration unit. Here, for the illumination of the ruler, most often light-emitting diodes are used and, for reading, photo-transistors. In the known embodiments, networks are available in the reading unit. of reading through which the reading of the rule is carried out, so that during the relative movement of the rule and the reading unit, there appear signals, for example sinusoidal, the length of which corresponds to the graduation of the rule. By a staggered arrangement of the exploration sets, it is possible to generate phase-shifted signals which allow direction recognition, which can be used to reverse a two-way counter and which also allow, electronically and with relatively six means , an additional subdivision of the rule.

Outre les repères fixes mentionnés, servant à définir des points déterminés de la règle, il existe aussi un repérage électronique dans lequel on définit par mémorisation des points de la regle qui peuvent être choisis ; dans le cas le plus simple, s'il s'agit d'un instrument de mesure de longueur, le compteur à double sens est remis à zero lorsqu'un tel point de la règle est atteint. En tout cas, pour engendrer, inter préter et transmettre le signal, pour afficher le résultat de mesure et pour les autres agencements le plus souvent prévus au sein de l'unité de production de signaux et d'interprétation, par exemple pour mémoriser un point zéro qui peut être choisi, une alimentation électrique est nécessaire.Dans le cas d'instruments de mesure incorporés, les dispositifs prévus sur la partie réglable sont alimentés par l'intermédiaire de câbles. Dans le cas d'un ensemble d'exploration photo-élec- trique, l'alimentation en lumière s'effectue aussi, depuis des lampes à position fixe, par l'intermédiaire d'un câble flexible de fibres de verre. In addition to the fixed reference marks mentioned, serving to define determined points of the rule, there is also an electronic marking in which one defines by memorizing points of the rule which can be chosen; in the simplest case, if it is a length measuring instrument, the two-way counter is reset to zero when such a point of the rule is reached. In any case, to generate, interpret and transmit the signal, to display the measurement result and for the other arrangements most often provided within the signal production and interpretation unit, for example to memorize a point zero that can be chosen, a power supply is necessary. In the case of built-in measuring instruments, the devices provided on the adjustable part are supplied by cables. In the case of a photoelectric exploration unit, the light supply is also carried out, from fixed position lamps, by means of a flexible cable of glass fibers.

Dans les instruments de mesure manuels, par exemple les pieds à coulisse ou instruments de mesure- similaires à des micromètres, il est connu d'assurer l'alimentation au moyen de piles ou d'accumulateurs incorporés. Aucun des dispositifs connus ne peut donner entièrement satisfaction. Les câbles participant au mouvement constituent une source continuelle de perturbations et nuisent à l'accessibilité de l'appareil auquel l'instrument de mesure est incorpore. Dans le cas des piles ou des accumulateurs, il est nécessaire de les entretenir en permanence et d'en avoir en réserve et, en outre, les dispositifs électroniques sont sensibles à une baisse de tension, de sorte que malgré des circuits de stabilisation coûteux, il existe une source latente d'erreurs. In manual measuring instruments, for example calipers or measuring instruments similar to micrometers, it is known to supply power by means of incorporated batteries or accumulators. None of the known devices can be entirely satisfactory. The cables participating in the movement constitute a continual source of disturbances and impair the accessibility of the device in which the measuring instrument is incorporated. In the case of batteries or accumulators, it is necessary to maintain them constantly and to have some in reserve and, moreover, the electronic devices are sensitive to a drop in voltage, so that despite expensive stabilization circuits, there is a latent source of errors.

De façon analogue, des problemes semblables se posent dans d'autres instruments de mesure où, en déplaçant un ensemble d'exploration relativement à une règle, on engendre des signaux, par exemple par voie magnétique, inductive ou capacitive, ou à l'aide d'ultra-sons. Par règle, il faut entendre tout élément qui convient, avec un ensemble d'exploration, pour engendrer des signaux dependant de la-osition. Similarly, similar problems arise in other measuring instruments where, by moving an exploration unit relative to a rule, signals are generated, for example by magnetic, inductive or capacitive means, or using of ultrasound. By rule, we mean any element that is suitable, with an exploration set, to generate signals depending on the position.

Dans la transmission des signaux de mesure à des dispositifs centraux ou fixes d'affichage ou de commande, par l'intermédiaire de câbles, un autre problème réside dans un parcours correct des câbles et dans la sensibilité aux perturbations qui résulte de tout câble traînant. Another problem in the transmission of measurement signals to central or fixed display or control devices via cables is the correct routing of the cables and the sensitivity to disturbance which results from any trailing cable.

Dans un instrument de mesure de l'espèce definie, l'invention réside essentiellement dans le fait que 1 'ali- mentation électrique, au moins de l'ensemble d'exploration, est assuree- par un générateur de petite puissance pouvant être entraîné au moyen de la partie réglable de l'instrument de mesure lorsqu'elle se déplace. In an instrument for measuring the defined species, the invention essentially resides in the fact that the electrical supply, at least for the exploration assembly, is provided by a generator of low power which can be driven to the by means of the adjustable part of the measuring instrument when it moves.

L'idee qui est à la base de l'invention est que, dans les instruments de mesure de l'espèce considérée, il se produit toujours un déplacement relatif entre l'ensemble d'exploration et la règle, et que l'on dispose donc d'un mouvement dont on peut tirer parti pour entrainer un générateur de petite puissance. Le générateur de petite puissance prévu est, de pré ference, branché dans le circuit d'alimentation par l'intermédiaire d'une batterie-tampon. On peut prévoir soit une alimentation complète des parties électriques de l'instrument de mesure par le générateur de petite puissance, soit seulement une alimentation de secours de l'ensemble d'exploration lui-même ou d'une mémoire qui lui est reliée, par exemple une mémoire de point zéro.Dans la plupart des cas, on utilisera aussi des circuits économiseurs, par exemple dans un instrument de mesure manuel avec compteur et affichage, on fera en sorte que l'affichage puisse être mis hors circuit et en circuit par l'intermédiaire d'interrupteurs spéciaux, ce qui fait que le résultat de la mesure est bien présent dans le compteur, mais qu'on l'appelle seulement sur l'affichage en cas de besoin. L'interrupteur prévu pour l'affichage peut être sous forme d'interrupteur à effleurement.Egalement lorsque l'ils trument de mesure est installé à demeure dans une machine, on peut obtenir par des moyens simples une alimentation suffisante par le générateur de petite puissance si, par exemple, pendant tout le fonctionnement de la machine, l'instrument de mesure suivant le mouvement, le générateur reste en service, tandis que l'instrument de mesure n'est branché que pour les processus de mesure effectivement nécessaires. En rechargeant continuellement une batterie-tampon prévue, on obtient une tension d'alimentation constante. The idea which is the basis of the invention is that, in the measuring instruments of the species considered, there always occurs a relative displacement between the exploration unit and the ruler, and that one has therefore of a movement which one can take advantage to train a generator of small power. The low power generator provided is, preferably, connected to the supply circuit by means of a buffer battery. It is possible to provide either a complete supply of the electrical parts of the measuring instrument by the low power generator, or only a backup supply of the exploration assembly itself or of a memory connected to it, by For example, a zero point memory. In most cases, economiser circuits will also be used, for example in a manual measuring instrument with counter and display, it will be ensured that the display can be switched off and on by through special switches, so that the measurement result is present in the meter, but only called up on the display when necessary. The switch provided for the display can be in the form of a touch switch. Also when the measuring groove is permanently installed in a machine, sufficient power can be obtained by simple means from the low power generator. if, for example, during the whole operation of the machine, the measuring instrument following the movement, the generator remains in service, while the measuring instrument is only connected for the measuring processes actually necessary. By continuously recharging a planned buffer battery, a constant supply voltage is obtained.

Selon un mode d'exécution possible, dans un instrument de mesure de longueurs, un générateur de petite puissance pouvant être entraîné par rotation est disposé dans un coulisseau ou dispositif similaire contenant l'ensemble d'exploration et peut être entraîné par l'intermédiaire d'une roue d'entraînement qui est en coopération de déroulement avec un guide disposé sur la règle, parallèlement à celle-ci. According to a possible embodiment, in a length measuring instrument, a generator of low power which can be driven by rotation is placed in a slide or similar device containing the exploration unit and can be driven by means of 'A drive wheel which is in unwinding cooperation with a guide disposed on the rule, parallel to it.

Selon une autre possibilité, le générateur de petite puissance est sous la forme d'une machine linéaire dont la partie linéaire est disposée sur la règle, parallèlement à celle-ci, et dont l'autre partie est disposée dans un coulisseau ou dispositif similaire, réglable avec l'ensemble d'exploration. La partie lineaire peut être formée d'une bande portant côte à côte de multiples aimants permanents. According to another possibility, the generator of small power is in the form of a linear machine whose linear part is arranged on the rule, parallel to this one, and whose other part is arranged in a slide or similar device, adjustable with the exploration kit. The linear part can be formed of a strip carrying side by side multiple permanent magnets.

Selon un autre mode d'exécution de l'invention, l'unité d'affichage ou d'interprétation est en position fixe et entre l'ensemble d'exploration et l'unité d'affichage ou d'interprétation est prévu un parcours de transmission sans fil avec émetteur et recepteur, en particulier a infra-rouge ou à ultra-sons, dont l'émetteur, relie à l'ensemble d'exploration, est placé dans le circuit d'alimentation du générateur de petite puissance. Ici, sur le coulisseau peut.aussi être prévue une unité d'affichage. Le parcours de transmission sert alors à commander un affichage central ou un dispositif de commande central. On n'a plus besoin de câble pour la liaison avec le coulisseau.De préférence, seuls les dispositifs absolument nécessaires pour détecter les signaux de mesure sont prévus sur le coulisseau et tous les autres dispositifs sont prévus dans la région fixe de l'instrument de mesure. Un parcours de transmission à infra-rouge peut être renvoyé plusieurs fois par des réflecteurs. Toutefois, dans le cas le plus simple, le récepteur du parcours de transmission est en position fixe dans une région terminale de la règle. According to another embodiment of the invention, the display or interpretation unit is in a fixed position and between the exploration unit and the display or interpretation unit is provided a route of wireless transmission with transmitter and receiver, in particular infrared or ultrasonic, the transmitter of which, connected to the exploration assembly, is placed in the power supply circuit of the low power generator. Here, on the slide can also be provided a display unit. The transmission path is then used to control a central display or a central control device. There is no longer any need for a cable to connect with the slide. Preferably, only the devices absolutely necessary for detecting the measurement signals are provided on the slide and all the other devices are provided in the fixed region of the instrument. measured. An infrared transmission path can be reflected several times by reflectors. However, in the simplest case, the receiver of the transmission path is in a fixed position in a terminal region of the rule.

L'objet de l'invention est représenté a titre d'exemple, dans le cas d'instruments de mesure de longueurs, par le dessin annexé sur lequel
La figure 1 est une vue en élévation d'un instrument de mesure conçu de façon analogue à un pied à coulisse 9
La figure 2 montre une coupe-transversale du pied à coulisse de la figure 1 et un schéma par blocs de l'ensemble d'exploration et de l'unité d'affichage ;
La figure 3 est une vue analogue à la figure 2, montrant une variante, et
La figure 4 montre en élévation schématique une machine a laquelle est incorporé un instrument de mesure de longueurs.The object of the invention is shown by way of example, in the case of length measuring instruments, by the appended drawing in which
Figure 1 is an elevational view of a measuring instrument designed analogously to a caliper 9
Figure 2 shows a cross section of the caliper of Figure 1 and a block diagram of the scanning assembly and the display unit;
FIG. 3 is a view similar to FIG. 2, showing a variant, and
Figure 4 shows in schematic elevation a machine in which is incorporated a length measuring instrument.

Le pied à coulisse selon les figures 1 et 2 comporte, de manière en elle-même connue, une glissiere de regle reliée à l'une des mâchoires de mesure 1, une regle 3 munie par exemple d'une graduation incrémentielle, étant insérée dans la glissière de règle. De manière usuelle en elle-même, un curseur 5, relié à la deuxième mâchoire 4, est guidé de façon réglable longitudinalement sur la glissière 2 de la règle et comporte un ensemble d'exploration destiné à explorer la règle 3, ainsi qu'une unité d'affichage 6.Lorsque la règle 3 comporte une graduati-on incrémentielle dont les traits et les intervalles sont égaux, on peut rendre réfléchissant l'envers de la règle 3 et prévoir une unité d'exploration opto-électronique munie de diodes à émission de lumiere, de réseaux de lecture et de photo-transistors qui, lors de l'exploration de la règle, engendrent des signaux, par exemple sinusoldaux, dont la longueur correspond à la graduation de la règle et qui sont déphasés entre eux. L'ensemble d'exploration et une unité d'interprétation qui. fait suite sont désignés par 7 sur le schéma par blocs de la figure 2. Cette unité d'interprétation peut comporter des amplificateurs, des dispositifs permettant de subdiviser davantage la règle électroniquement et un compteur à double sens qui commande l'unité d'affichage numérique 6. The caliper according to Figures 1 and 2 comprises, in itself known manner, a rule slide connected to one of the measuring jaws 1, a rule 3 provided for example with an incremental graduation, being inserted in the ruler slide. Usually in itself, a cursor 5, connected to the second jaw 4, is guided in an adjustable manner longitudinally on the slide 2 of the rule and comprises an exploration assembly intended to explore the rule 3, as well as a display unit 6.When rule 3 comprises an incremental graduati-on whose lines and intervals are equal, it is possible to make the reverse of rule 3 reflective and provide an opto-electronic exploration unit provided with diodes at emission of light, reading networks and photo-transistors which, during the exploration of the rule, generate signals, for example sinusoidal, whose length corresponds to the graduation of the rule and which are out of phase with each other. The exploration unit and an interpretation unit which. follows are designated by 7 on the block diagram of Figure 2. This interpretation unit may include amplifiers, devices for further subdivision of the ruler electronically and a two-way counter that controls the digital display unit 6.

L'alimentation électrique est assurée par un générateur de petite puissance 8, pouvant être entraîné en rotation, logé dans le curseur 5 et pouvant être entrainé par l'intermédiaire d'un pignon 9 qui engrène avec le bas de la glissière 2, constituant une crémaillère 10. Le génerateur 8 alimente une batterie-tampon 11 de laquelle part le conducteur d'alimentation de l'ensemble d'exploration et des unités. d'in- terprétation et d'affichage 6, 7. The power supply is provided by a small power generator 8, which can be driven in rotation, housed in the slider 5 and can be driven by means of a pinion 9 which meshes with the bottom of the slide 2, constituting a rack 10. The generator 8 supplies a buffer battery 11 from which the supply conductor of the exploration assembly and of the units leaves. interpretation and display 6, 7.

Dans le mode d'exécution de la figure 3, dans la région marginale inférieure de la glissière 2 est disposée, parallèlement à la règle3, la partie linéaire 12 d'une machine lineaire formant le générateur de petite puissance. In the embodiment of Figure 3, in the lower marginal region of the slide 2 is arranged, parallel to the rule 3, the linear part 12 of a linear machine forming the generator of low power.

L'autre partie 13 de la machine linéaire est reliée au curseur et alimente à nouveau la batterie 11.The other part 13 of the linear machine is connected to the cursor and supplies the battery 11 again.

Dans la machine selon la figure 4, qui peut être une machine-outil, sur le banc 14 est disposée une regle incrémentielle 15. L'ensemble d'exploration de cette règle est logé dans un coulisseau 16 qui présente à son tour un pignon 17 pour l'entraînement d'un générateur de petite puissance et qui contient aussi la batterie 11. Les signaux de mesure sont amenés à un émetteur 18, également alimenté par le générateur de petite puissance, par exemple un émetteur à infra-rouge, et ils sont transmis sans fin, par un parcours de transmission 19, à un recepteur 20. Bien entendu, plusieurs émetteurs et récepteurs peuvent aussi être disposés parallèlement et, dans le cas où l'on utilise par exemple des photodiodes decalées, ils peuvent être reliés chacun a une photodiode. Les signaux reçus de l'émetteur sont traités et transformés dans une partie fixe 21 de l'instrument de mesure et commandent ensuite un dispositif d'affichage 22. In the machine according to FIG. 4, which can be a machine tool, on the bench 14 is placed an incremental rule 15. The assembly for exploring this rule is housed in a slide 16 which in turn has a pinion 17 for driving a generator of small power and which also contains the battery 11. The measurement signals are supplied to a transmitter 18, also supplied by the generator of small power, for example an infrared transmitter, and they are transmitted endlessly, by a transmission path 19, to a receiver 20. Of course, several transmitters and receivers can also be arranged in parallel and, in the case where, for example, offset photodiodes are used, they can each be connected has a photodiode. The signals received from the transmitter are processed and transformed in a fixed part 21 of the measuring instrument and then control a display device 22.

Claims

1. Measuring instrument, in particular for measuring lengths or angles, comprising a ruler and an exploration unit which, when it moves, generates electrical measurement signals which correspond to the scale of the ruler and which can be brought to a display or interpretation unit, an instrument characterized in that the electrical supply, at least for the exploration unit (5, 16), is provided by a low power generator (8 , 12, 13) which can be driven by means of the adjustable part of the measuring instrument as it moves.

2. Instrument according to revehdication 1, characterized in that a generator (8) of low power, which can be driven by rotation, is arranged in a slide or similar device (5, 16) containing the exploration assembly and can be driven via a drive wheel (9,17) which is in unwinding cooperation with a guide (10) arranged on the rule (3, 15), parallel to the latter.

3. Measuring instrument according to claim 1, charac terized by the fact that the generator of low power is produced in the form of a linear machine whose linear part (12) is arranged on the rule (3), in parallel to it, and the other part (13) of which is disposed in a slide (5) or similar device, adjustable with the exploration assembly.

4. Measuring instrument according to one of claims 1 to 3, characterized in that the display or interpretation unit (21, 22) is in a fixed position and that between the exploration unit (16) and the display or interpretation unit is provided with a wireless transmission path (19) with transmitter (18) and receiver (20), in particular infrared or ultrasound, including the the transmitter (18), connected to the exploration assembly (16), is placed in the supply circuit of the low power generator.

5. Measuring instrument according to claim 4, charac terized in that the receiver (20) of the transmission path is placed in a fixed position in a terminal region of the rule.