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Ablesevorrichtung für Maßstäbe Zusatz zur Patentanmeldung lt 27748
Ix/42b (Auslegeschrift 1 012 757) Die Hauptpatentanmeldung H 24245 IX/42b zeigt
eine Ablesevorrichtung für Maßstäbe, welche einen längs des Maßstabes (Grobmaßstabes),
relativ zu diesem meßbar, verschiebbaren, wenigstens ein Intervall des Grobmaßstabes
unterteilenden Feinmaßstab aufweist, und zur Abbildung wenigstens eines Teilstriches
des Grobmaßstabes in ein Ablesefenster optische Elemente. Mit dieser Ablesevorrichtung
können sehr genaue Messungen in einfachster Weise vorgenommen werden, weil stets
ein Teilstrich des Grobmaßstabes in den Feinmaßstab fällt und die relative Lage
dieses Striches im Feinmaßstab zur Bestimmung des Feinmeßwertes dient. Darüber hinaus
ist der Feinmaßstab zur Koinzidenzeinstellung eines seiner Teilstriche mit dem Grobmaßstabstrich
mikrometrisch verschiebbar, und das Mikrometer zeigt den Feinmeßwert an.
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In der Zusatzpatentanmeldung H 27748 IX/42b ist die Anwendung dieses
Meßprinzips auf Kreisteilungen beschrieben und insbesondere ein optischer Teilkopf
dargestellt, für dessen Einstellung und Ablesung sich die Ablesevorrichtung nach
der Hauptpatentanmeldung als besonders zweckmäßig erwiesen hat.
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In der Zusatzpatentanmeldung ist bereits darauf hingewiesen, daß
es häufig vorkommt, daß eine neue Messung oder Einstellung der Spindel vorgenommen
werden muß, wenn die Spindel des Teilkopfes bereits aus ihrer Nullage herausgedreht
ist. Hierbei treten dann Schwierigkeiten auf, wenn die Ablesevorrichtung in dieser
Stellung nicht auf Null eingestellt werden kann. Es ist dort zu diesem Zweck vorgeschlagen,
die Grobteilung zu unterteilen, wobei ein Teil die Grobmaßstabstriche trägt und
der andere Teil die Bezifferung.
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Hat nämlich die Spindel des Teilkopfes eine bestimmte Stellung, dann
ist es möglich, durch Verdrehen des die Ziffern tragenden Ringes neben den im Ablesefenster
erscheinenden Teilstrich den Wert Null zu setzen und eine neue Messung von dieser
Stellung aus zu beginnen.
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Da nun jedoch wohl der Grobmaßstabstrich mit dem Zahlenwert Null
beziffert werden kann, nicht aber die Messung vom tatsächlichen Wert Null begonnen
werden kann, weil dann die Feinskala so weit verschoben werden müßte, daß ihr Nullpunkt
mit dem Grobmaßstabstrich zur Deckung kommt, und weil dann darüber hinaus auch das
Mikrometer den Wert Null anzeigen müßte, ist bei nacheinanderfolgenden Messungen
immer noch die Berücksichtigung des Feinmeßwertes erforderlich. Das heißt, ist beispielsweise
eine Winkelverdrehung von 870 und 30 Minuten eingestellt, dann kann neben den Grobmaßstabstrich
87" die Zahl 0 gedreht werden, so daß dieser die Bezifferung Null erhält. Es verschwinden
aber nicht die 30 Minuten. Diese sind bei einer neuen Drehung beispielsweise um
500 und 30 Minuten zu berücksichtigen, so daß also zu den bereits vorhandenen 30
Minuten noch die Grade und Minuten der neuen Winkeldrehung addiert werden müssen.
Dies stellt zwar schon eine Vereinfachung gegenüber den Ausführungen dar, wo eine
Umänderung der Bezifferung des Grobmaßstabstriches überhaupt nicht vorgesehen war,
jedoch läßt sich die Einstellung auf Null nach der vorliegenden Erfindung noch wesentlich
verfeinern, so daß überhaupt keine Addition von Winkelwerten für den Benutzer des
Teilkopfes mehr erforderlich wird.
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Dies wird dadurch erreicht, daß Mittel vorgesehen sind, um das Bild
des Grobmaßstabstriches im Ablesefenster bei feststehender Grobteilung des Teilkopfes
seitlich zu versetzen. Diese Versetzung kann dann leicht so groß gemacht werden,
daß, nachdem das Mikrometer auf Null gestellt ist, der Grobmaßstabstrich mit dem
Nullstrich der Feinskala zur Deckung kommt. In diesem Fall kann also, obwohl die
Spindel des optischen Teilkopfes fest bleibt, eine neue Winkeldrehung angeschlossen
werden, wobei man von dem Wert Null ausgeht.
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Die Mittel für die Verschiebung des Bildes des Grobmaßstabstriches
können verschiedenartig sein.
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In einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen,
die gesamten die Abbildung des Grobmaßstabstriches bewirkenden optischen Elemente
um die Spindel des optischen Teilkopfes schwenkbar auszubilden. Dies ist gleichbedeutend
damit, daß die gesamte Ablesevorrichtung ihre Lage relativ zum Grobmaßstab ändert.
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Um diese Schwenkbewegung durchzuführen, ist vorteilhaft die Abbildungsoptik
in einem Gehäuse angeordnet, welches drehbar auf der Spindel des Teilkopfes lagert.
Zwischen Gehäuse und Teilspindel kann ein Kugellager vorgesehen sein und die Schwenkbewegung
selbst kann durch eine Spindel bewirkt werden, welche das Gehäuse verdreht.
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In einem anderen Ausführungsbeispiel ist im Abbildungsstrahlengang,
wie auch in der Zusatzpatentanmeldung vorgesehen, ein Dachkantprisma angeordnet.
Dieses ist jedoch nach der Erfindung seitlich verschiebbar. Die seitliche Verschiebung
bewirkt ebenfalls ein Auswandern des Bildes des Grobmaßstabstriches im Ablesefenster,
so daß derselbe Zweck erreicht wird.
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Das Dachkantprisma ist in diesem Fall vorteilhaft in einer Schwalbenschwanzführung
verschiebbar, und die Verschiebung wird durch eine Kurvenscheibe bewirkt. Damit
stets ein sicherer Kontakt zwischen Kurvenscheibe und verschiebbarem D achkantprisma
gewährleistet ist, drückt auf das Dachkantprisma eine Feder.
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Damit der Benutzer sicher sein kann, daß sich nicht selbsttätig die
Nullstellung während eines Meßvorganges ändert, sind zweckmäßig Feststellmittel
vorgesehen, welche im ersten Ausführungsbeispiel das Gehäuse mit der Abbildungsoptik
festklemmen oder im zweiten Ausführungsbeispiel das Dachkantprisma an Bewegungen
hindern.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch einen optischen Teilkopf
mit schwenkbarer Abbildungsoptik, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der
Fig. 1, Fig. 3 a bis 3d das Gesichtsfeld der Ablesevorrichtung in verschiedenen
Stellungen des Feinmaßstabes sowie des Grobmaßabstriches, Fig. 4 ein geändertes
Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig.
4, Fig. 6 a bis 6d das Gesichtsfeld der Ablesevorrichtung in verschiedenen Stellungen,
Fig. 7 a und 7b das Gesichtsfeld der Ablesevorrichtung zur Erläuterung eines Einstellvorganges.
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Wie aus den Fig. 1, 2, 4 und 5 zu ersehen ist, ist eine Arbeitsspindel
1 in bekannter Weise in einem kegeligen Gleitlager2 und einem Kugellager 3 dreh
bar angeordnet. Die Drehung wird durch ein Handrad 4 bewirkt, welches über eine
Schnecke 5 ein mit der Arbeitsspindel 1 verbundenes Schneckenrad 6 dreht. Für die
Feinverstellung der Arbeitsspindel 1 ist ein Feintrieb 7 vorgesehen. Um Verdrehungen
der Arbeitsspindel 1 von Hand durchführen zu können, ist die Schnecke 5 aus dem
Schneckenrad 6 ausklinkbar. Dazu ist die Schnecke 5 exzentrisch gelagert. Bei Betätigung
eines nicht gezeichneten Hebels wird der Exzenter 9 gedreht, so daß sich die Schnecke
5 vom Schneckenrad 6 löst.
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Zur Feststellung der Arbeitsspindel 1 ist eine Ringbremse 10 vorgesehen,
welche durch einen nicht gezeichneten Hebel betätigt wird. Der Teilkopf kann in
bekannter Weise im Gehäuse 12 geschwenkt werden, so daß die Arbeitsspindel 1 aus
der waagerechten Lage bis in eine senkrechte Stellung gedreht werden kann.
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Die Arbeitsspindel 1 weist einen Bund 20 auf, welcher eine Mantelteilung
21 trägt. Auf dem Bund 20 ist ein Ring 21' gelagert, welcher mit Ziffern für die
Bezifferung der Teilung 21 versehen ist. Die von
einem unter,einem Fenster 22 erscheinenden
Teilstrich der Teilung 21 ausgehenden Lichtstrahlen werden über ein Prisma 23, ein
Objektiv 24, eine halbdurchlässige Spiegelfläche 25, ein Dachkantprisma 26 in ein
Prisma 27 gelenkt, von wo sie in ein Bildfenster29 geworfen werden.
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Zur Beleuchtung der Teilung 21 ist eine nicht gezeichnete Lichtquelle
vorgesehen, welche ihre Lichtstrahlen über den teildurchlässigen Spiegel 25, das
Objektiv 24, das Prisma 23 auf die Teilung 21 wirft.
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Unmittelbar neben dem Bildfenster 29 ist eine in Richtung des Pfeiles
35 verschiebbare Glasplatte 32 mit einer Feinteilung 39 angeordnet. Die Verschiebung
erfolgt durch Drehen eines exzentrischen Ringes 33 über einen mit der Glasplatte
32 verbundenen Stift 34, welcher durch Druck einer Feder 50 am Ring 33 stets anliegt.
Zur Betrachtung der Teilstriche im Bildfenster 29 dient eine Linse 36. Der drehbare
exzentrische Ring 33 weist eine Teilung 37 auf (Fig. 3, 6 und 7). Mittels eines
Index 38 kann die Größe der Verschiebung der Glasplatte 32 auf der Teilung 37 abgelesen
werden.
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Die Feinteilung 39 auf der Glasplatte 32 unterteilt ein Grobmaßstabintervall
im Ablesefenster in zehn Teile. Die Grobteilung 21 weist eine 100-Teilung auf, so
daß also die Feinteilung die Ermittlung des Drehwinkels der Arbeitsspindel mit 10
Genauigkeit gestattet. Fällt ein Teilstrich der Grobteilung in ein Intervall der
Feinteilung 39, dann wird der exzentrisch gelagerte Ring 33 so lange gedreht, bis
der Doppel strich der Grobteilung einen Strich der Feinteilung 39 umschließt (vgl.
beispielsweise Fig. 3 n).
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In dieser Figur umschließt der Teilstrich 1300 der Grobteilung den
Strich 40 der Feinteilung. Um dies zu erreichen, war es notwendig, die Kreisteilung
37 auf den Wert 33 zu drehen. Die Kreisteilung 37 ist in sechzig Einheiten geteilt,
so daß der Ablesewert 134' und 33 Minuten ist.
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Damit man in dieser Stellung der Spindel 1 mit einer neuen Drehung
der Spindel 1 beginnen kann und dabei als Ausgangspunkt im Ablesefenster der Wert
0° 0 Minuten erscheint, sind die abbildenden Elemente gemäß Fig. 1 und 2 in einem
Gehäuse 51 angeordnet, welches über Kugellager 52 drehbar auf der Spindel 1 sitzt.
Die Drehung des Gehäuses 51 wird durch einen Drehknopf 53 eingeleitet, welcher mit
einer Schnecke 54 verbunden ist, die ihrerseits in ein mit dem Gehäuse 51 starr
verbundenes Schneckensegment 55 greift.
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Um in der in Fig.3a dargestellten Stellung der Spindel 1 bei einer
neuen Einstellung vom Wert Null ausgehen zu können, sind folgende Schritte notwendig.
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Es ist zunächst die Skala 37 durch den Rändelring 33 auf Null zu
stellen (Fig. 3b). Dabei verschiebt sich die Feinteilung 32 in der dargestellten
Weise, d. h. der Grobmaßstabstrich 130 umschließt jetzt nicht mehr einen Strich
der Feinteilung 39.
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Es ist dann durch Betätigen des Drehknopfes 53 die gesamte Ableseoptik
zu schwenken derart, daß der Grobmaßstabstrich 130 so weit auswandert, daß er den
Nullstrich der Feinteilung 39 umschließt (vgl.
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Fig. 3 c). Schließlich ist der Ring 21' so weit zu drehen, daß an
die Stelle der Zahl 130 in Fig. 3 c die Ziffer 0 tritt (vgl. Fig. 3 d). Nunmehr
ist die Ablesevorrichtung auf Null gestellt, ohne daß dabei die Spindel 1 verdreht
werden mußte. Es kann in dieser Stellung also eine neue Messung bzw. eine neue Verstellung
der Spindel 1 vorgenommen werden, ohne daß die vorhergehende Stellung der Spindel
(1340 und 33 Minuten) noch berücksichtigt zu werden braucht.
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In den Fig. 4 und 5 ist die Ableseoptik fest angeordnet. Um das Bild
des Grobmaßstabstriches auswandern zu lassen, ist hier das Dachkantprisma 26 in
einer Schwalbenschwanzführung 60 verschiebbar. Die Verschiebung wird durch einen
Drehknopf 61 bewirkt, welcher mit einer Kurvenscheibe 62 in Drehverbindung steht.
Die Kurvenscheibe 62 drückt auf die Fassung 63 des Dachkantprismas 26. Um eine sichere
Anlage des Dachkantprismas 26 mit der Kurve 62 zu gewährleisten, steht das Prisma
26 unter der Wirkung einer Feder 64.
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Damit sich das Prisma 26 nur dann verschiebt, wenn der Drehknopf
61 bewußt gedreht wird, sind Feststellmittel in Form eines Rändelringes 65 vorgesehen.
Bei Anziehen des Rändelringes 65 verklemmt der Drehknopf 61 mit der Kurvenscheibe
62 und das Prisma 26 behält seine Stellung bei.
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Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist-folgende: In Fig. 6 a ist
dieselbe Meßstellung wie in Fig. 3 a dargestellt. Um die Ablesevorrichtung auf Null
zu stellen, wird wieder zunächst der Rändelring 33 so weit gedreht, daß mit dem
Index 38 auf der Teilung 37 der Wert 0 abgelesen wird (Fig. 6b). Alsdann wird das
Prisma 26 durch Betätigen des Drehknopfes 61 verschoben, wobei sich das Bild des
Teilstriches 130, wie in Fig. 6 c dargestellt, versetzt.
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Mit dem Prisma 26 läßt sich keine derart große Verschiebung des Bildes
erreichen wie durch Drehen der gesamten Optik gemäß den Fig. 1 und 2. Aus diesem
Grunde wird der Teilstrich 130 nur so weit verschoben, daß sein zugeordneter Doppelstrich
den Skalenstrich 5 des Feinmaßstabes umschließt. Alsdann wird wieder durch Drehen
des Ringes 21' an die Stelle der Zahl 130 die Zahl 0 gesetzt, und es kann eine neue
Drehung der Teilspindel vorgenommen werden, welche in diesem Fall allerdings nicht
von dem Wert OMinuten ausgeht, sondern von dem Wert 5° 0 Minuten. Dies stellt zwar
gegenüber den Fig. 1 und 2 einen kleinen Nachteil dar, doch bringt die Ausbildung
mit Verschiebung des Dachkantprismas 26 den Vorteil der konstruktiven Einfachheit
mit sich.
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In den Fig. 7 a und 7 b ist ein weiterer Anwendungsfall dargestellt.
Es kommt immer wieder vor, daß ein Werkstück in den Teilkopf eingespannt werden
soll, so daß es genau zu einer Bezugsfläche ausgerichtet ist.
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Anschließend wird das Werkstück gedreht. Dabei möchte man vom Meßwert
0 ausgehen, um sich von komplizierten Rechnungen bei Einstellung des Drehwinkels
frei zu machen. Dies war früher nicht möglich.
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Nach der Erfindung wird das Werkstück in die Spindel 1 eingespannt,
und zwar mit etwa 10 Genauigkeit. Mit Hilfe des Feintriebes 7 wird dann die restliche
Ausrichtung vorgenommen. Dabei wird allerdings die Spindel gedreht, und der Doppelstrich
der Grobteilung wandert beispielsweise in die in Fig. 7 a dargestellte Stellung.
Mit der erfindungs-
gemäßen Vorrichtung kann nun durch Drehen des Drehknopfes 61
der Doppelstrich mit der Bezifferung O so weit verschoben werden, daß er den Nullstrich
der Feinteilung umschließt. Dadurch ist sowohl eine Nullstellung der Ablesevorrichtung
als auch das Ausrichten des Werkstückes zur Bezugsfläche in ein fachster Weise erreicht.