DE1303574B

DE1303574B - Längenmeß vorrichtung

Info

Publication number: DE1303574B
Application number: DE19631303574D
Authority: DE
Inventors: Leonida Florenz Patrignant (Italien)
Original assignee: Manufacture de Vilebrequins de Lorette SA MAVILOR
Current assignee: Manufacture de Vilebrequins de Lorette SA MAVILOR
Priority date: 1962-06-06
Filing date: 1963-06-01
Publication date: 1972-04-27
Also published as: US3369444A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Längenmcßvorrichtung zur Bestimmung der Verschiebungsstrecke zwischen einem Marken unterschiedlicher Lichtdurchlässigkeit aufweisenden Skalenträgerteil einerseits und einem Ableseteil mit einem optischen System sowie mit einem in dessen Bildebene angeordneten Satz von fotoelektrischcn Wandlern andrerseits, derein dem Markenabstand der Skala entsprechenden Skalenabschnitt des Skalenträgertei'iS auf seinen grnzen Satz der in einer Reihe angeordneten Wandler abbildet, und mit einer an die Wandler angeschlossenen elektrischen Registriereinrichtung zum Zählen und Anzeigen der bei Verschiebung des Skalenträgerteils gegenüber dem Ablesclci! die einzelnen Wandler überstreichenden Lichtimpulse.

Mit einer solchen Meßvorrichtung sollen nicht nur die Strichniarken auf der Skala abgelesen werden, sondern auch Bruchteile eines Strichmarkenabstandes mit möglichst großer Genauigkeit ermitttlt werden. Durch das optische System wird immer nur eine Marke der Skala auf einen der Wandler abgebildet. Während der Skalenträgerteil sich um einen Mp.rken- »bstand weiterbewegt, überstreicht das Bild der Marke genau einmal die ganze Reihe der Wandler, um den gleichen Wandler wieder zu erregen. Mit Hilfe von Ii Wandlern läßt sich somit die Strecke der Verschiebung zwischen Trägerteil utrl Ablesetcil mit einer Gof.auigkeit von I//; des Abstandes zwischen zwei Strichmarken ermitteln.

Um eine große Genauigkeit der Ablesung zu gewährleisten, ist es erforderlich, möglichst viele einzeln ansprechbare Wandler in einer Reihe in der Bildebene des Ableseteiles anzuordnen. Da aus bautechnisclien Gründen bestimmte Mindestmaße hierbei nicht unterschritten werden können, hat dies zur Erzielung einer großen Ablesegenauigkeit die Folge, daß auf der Bildseite des optischen Systems große Strecken von dem Lichtstrahl durchlaufen werden müssen, weshalb die Bildebene mit den fotoelektrischen Wandlern dabei in beträchtlicher Entfernung von dem optischen System angeordnet sein muß. Abgesehen von dem hierzu erforderlichen beträchtlichen Werkstoffaufwand und Platzbedarf führen schon Erschütterungen de-, Gerätes wegen der beträchtlichen Länge des Bild-Strahles zu Abweichungen und Ungenauigkeiten in der Ablesung. Die Justierung des Gerätes ist störanfällig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Längenmeßvorrichtung der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß mit möglichst geringerem Aufwand eine Ablesung mit hoher Meßgenauigkeit möglich ist.

Dies wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch erreicht, daß im Ableseteil zwischen dem optischen System und der mit fotoelektrischen Wandlern bestückten Bildebene ein Prisma mit verspiegelten Flächen zur vieirachen Reflexion der eintretenden Lichtstrahlen angeordnet ist. Man erhält die erforderliche optische Länge auf der Bildseite einfach durch Summierung der Strecken bei den mehrfachen Reflexionen zwischen den geneigt zueinander verlaufenden verspiegelten Flächen des Prismas. Trotz kleiner Dimensionen des Prismas ergibt sich auf der Bildseite ein Vielfaches davon an optischer Gesamtlänge. Damit kann aber auch die Bildebene mit dem Satz der fotoelektrischen Wandler in geringer Entfernung vom optischen System angeordnet sein, wenn zwischen ihnen senkrecht zueinander stehende Eingangs- und Ausgangsflächen des Prismas angeordnet sind. Damit ist bei geringem Bauaufwand auch nur ein kleiner Platzbedarf nötig. Wegen der beachtlichen optischen Längen ergibt sich dennoch eine hohe Meßgenauigkeit, wie auch die Justierung der Teile erleichtert ist.

Es empfiehlt sich, die Skala aus einer einen lichtundurchlässigen Überzug aufweisenden durchlässigen Platte zu bilden, wobei in der ganzen Höhe des Überzuges in gleichmäßigen Abständen zueinander die Strichmarken eingeritzt sind.

In den Zeichnungen ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 die Gesamtansicht einer Längenmeßvorrichtung,

F i g. 2 und 3 einen Teil der Längenmeßvorrichtung, woran das dem Anmeldungsgegcnstand zugrunde liegende Prinzip näher erläutert ist, und zwar in gegenüber F i g. 1 vergrößerter Darstellung, aus Platzgründen aber nicht maßstabgerecht,

F i g. 4 den entsprechenden Teil der Längenmeßvorrichtung in seiner Ausgestaltung nach der Erfindung.

In F i g. 1 sind zwei Meßköpfe A, B dargestellt, deren Abstand (/ zueinander gemessen werden soll. Die Meßköpfe A, B weisen je ein Prisma 4, 5 und eine vor diesem jeweils angeordnete Linse 6, 6er auf. Das eine Prisma 4 ist in einem vetschieblichen Teil 20 und das Prisma 5 in einem gleitend demgegenüber beweglichen Teil 11 angeordnet. Diese beiden Teile 20, 11 sind gleichzeitig gegeneinander verschiebbar, wofür im vorliegenden Fall je eine Zahnstange 2Ob₁ lift vorgesehen ist, welche durch ein lose drehbares Zahnrad 12

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miteinander gekuppelt sind. Der eine verschiebliche Strecke bewegt, welche dem Abstand e zwischen zwei

Teil 11 trägt noch eine weitere Zahnstange lic, die aufeinanderfolgenden Strichmarken 3c gleich ist, so

mit einer Schnecke 13 im Eingriff steht, weiche zweck- werden die Wandler in dem vorliegenden Fall ins-

mäßigerweise durch einen Elektromotor 14 antreibbar gesamt zehnmal beaufschlagt. Trägt die Bildfläche 49

ist. 5 /j Wandler, so kann mit dieser Längenmeßvornclming

Mit dieser Vorrichtung soll der Abstand./ mit Verschiebung des Maßstabs um '- bestimmt großer Genauigkeit bestimmt werden. Hierfür tragt ^b » der eine verschiebliche Teil, z. B. der Teil 20, einen mit werden. Ist beispielsweise e = 0,1 mm und η = 10, so einer Skala versehenen Maßstab 20a, dessen genauere erhält man mit dieser Vorrichtung eine Ablesegenauig-Ausbildung aus den F i g. 2 und 3 ersichtlich ist. Hier- io keu von einem hundertstel Millimeter, denn bei Vernach besteht der Maßstab 2Oo aus einer aus durch- Schiebung des Maßstabes 20a um diese Strecke gegensichtigem Werkstoff bestehenden Platte 3a, die mit über der optischen Achse Z des Ableseteiles und somit einer undurchsichtigen Schicht 3b überzogen ist. In gegenüber dem anderen verschieblichen Teil 11 erfährt dieser Schicht sind in gleichförmiger Teilung Striche 3c einer der zehn Wandler einen Impuls durch eine Vereinsieritzt, welche bis zur durchsichtigen Platte 3a 15 Schiebung des Bildes um den Abstand zweier benachhinabragen. barter Wandler. Wäre der Abstand e zwischen zwei

Diese Folge von Strichen 3c bildet die Skala in dem Strichmarken gleich 0,0" Millimeter ausgebildet und Maßstab 20a. Die einzelnen Striche 3c haben z.B. die Anzahl der Wandler η wäre gleich 20, so ließe sich einen Abstand von ¹I₁₀ Millimeter. Sie sind durch die damit eine Meßgenauigkeit von 0,001 mm erzielen, undurchsichtigen Flächenabschnitte voneinander ge- 20 Die von den parallel zueinander geschalteten Wandtrennt, lern 10a bis 10y gelieferten Impulse werden über eine

Der Maßstab 20a wirkt mit einer von dem einen Leitung 50 einem Verstärker 36 zugeführt. In Abwandverschieblichen Teil 11 getragenen Lichtquelle Ha lung dieser Ausführung können für /1 Wandler auch zusammen, weiche die Striche 3c der Skala beleuchtet, ;; Ausgangsleitungen und η Verstärker parallel geschaldie sich bei der gewählten Anordnung vor ihr befinden. 25 tet zueinander vorgesehen sein. Die im Verstärker 36 Der verschiebliche Teil 11 der Vorrichtung trägt verstärkten Impulse werden in einem insbesondere außerdem noch ein Objektiv 9, mit den Linsen 9a, 9b, elektronischen Impulszähler 37 gezählt. Ferner kann welches ein Bild der vor der Lichtquelle Hu jeweils ein Speicher 38 zur Aufnahme der verschiedenen nachbefindlichen Striche 3c auf einer Fläche 49 abbildet, einander bestimmten Zählungen vorgesehen sein, welche z. B. eben sein kann. — Diese Fläche 49 trägt 30 Schließlich ist ein Ablesesystem 39 für die vom Zäheine bestimmte Anzahl von fotoelektrischen Wand- ler 37 festgestellten Impulse vorhanden, lern, z. B. von zehn Wandlern 10a, lOb 10c ... 10y, Man könnte gegebenenfalls auch noch eine Prowie aus den das dem Anmeldungsgegenstand zugrunde grammiereinheit 40 vorsehen, die z. B. eine ein Werkliegende Prinzip erläuternden F i g. 2 und 3 zu ent- stückbearbeitende Werkzeugmaschine steuert, je nachnehmen ist. 35 dem, welche Meßstrecke d an dem Werkstück über

Verschiebt man den Maßstab 20a in Richtung des diese Längenmeßvorrichtung bestimmt worden ist.

Pfeiles /, was durch Bewegen des gleitenden Teiles 20 Es ist also festzustellen, daß der Zähler 37 eine Im-

in dieser Richtung erfolgt, während der andere glei- pulszahl festhalten wird, die das «-fache der Anzahl

tende Teil 11 über den Motor 14 in Richtung des der Strichmarken 3c beträgt, welche vor der optischen

Pfeiles/o verschoben wird, so läuft eine bestimmte 40 Achse Z des Ableseteils vorbeigelaufen sind, zuzüglich

Anzahl vcn Strichmarken 3c an der Lichtquelle 11a , ... -r ·■ . 1 ^e 1 v. ■ u α- ι * ♦

,- , , , .. _r. . , 1 , L · ι der etzten Tei strecke -■-, um welche sich die letzte

von links nach rechts (in F ig. 1 gesehen) vorbei. In η

dei Darstellung von F i g. 2 und 3 bedeutet dies eine Strichmarke 3c gegenüber der optischen Achse Z

Relativbewegung des Maßstabes 20a in Richtung des weiterbewegt hat. Damit ist es möglich, die gesuchte

Pfeiles /2 gegenüber dem Ableseteil 9, 49, dessen op- 45 _ο« ι j ι.· e ^e

.. 1 a , % . · u 1 .· . · · 1 · . γλ Strecke α bis auf genau auszumessen.

tische Achse Z strichpunktiert eingezeichnet ist. Dem- η ⁶

entsprechend bewegt sich das von dem Objektiv 9 Die Verwirklichung des Anmeldungsgegenstandes

dieses Ableseteiles gelieferte Bild, das von dem der ist in F i g. 4 näher dargestellt. Dieser Ableseteil weist

optischen Achse Zam nächsten benachbarten Strich 3t sehr kleine Dimensionen auf, dennoch ist für das

geliefert wird, in der Ebene 49 in Richtung des ein- 50 Lichtbündel 48 auf seinem Weg zwischen dem Ob-

ge/.eichneten Pfeiles /1 und trifft dabei nacheinander jektiv 9 und den Wandlern 10 die erforderliche Länge

auf die in einer Reihe angeordneten fotoelektrischen beibehalten. Zwischen diesen beiden Teilen des op-

Wiindler 10a bis 10/ auf. In F i g. 2 und 3 ist die Lage tischen Ableseteils befindet sich ein Prisma P, welches

des im optischen Ableseteil befindlichen Lichtbündels zwei r flektierende, leicht gegeneinander konvergie-

48 in zwei verschiedenen Lagen dargestellt, nachdem 55 rend verlaufende Reflexionsflächen P\, Pl aufweist,

da} optische Bild in dem Sinne des Pfeiles /1 um einen Das auf einer Flächenseite PA eintretende und durch

bestimmten Weg weiter fortgeschritten ist. die Fläche P7> aus dem Prisma wieder austretende

Hat das Bild der Strichmarke 3c den letzten Wand- Lichtbündel 48 wird zwischen den beiden versDiegelten

ler 10/ beaufschlagt, so kommt die nächste Strich- Flächen Pt, Pl vielfach hin- und herreflektiert. Die

marke 3c - - in Richtung dos Pfeiles /2 gesehen — vor 60 Wandler \0 befinden sich in der Nähe der Fläche Pi.

die Lichtquelle 11a zu liegen und wird nunmehi be- Die Längenmeßvorrichtung könnte auch dahin-

leuchtet. Das Bild dieser neuen Strichmarke wird durch gehend abgeändert sein, daß der eine, den Maßstab 20a

das Objektiv9 zunächst auf den Wandler 10a ge- tragende Teil 20 oder aber die Lichtquelle 11a mit dem

worfen und trfft bei der Weiterbewegung des Maß- optischen Ableseteil 9 bis 49 und dem sie tragenden

stabs im Sinne des Pfeiles /2 in entsprechender Weise 65 Teil ortsfest sind. Es brauchen nicht beide Teile ßegen-

auf die nachfolgenden Wandler 10/; bis schließlich einander beweglich zu sein, denn es kommt nur aiii die

10/. Wird der Maßstab 20a in Richtung des Pfeiles /2 Relativbewegung des einen tragenden Teiles 20 ^egen-

(oder im entgegengesetzten Richtungssinn) um eine übe'dem anderen Teil 11 an.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Längenmeßvorrichiung zur Bestimmung der Verschiebungsstrecke zwischen einem Marken unterschiedlicher Lichtdurchlässigkeit aufweisenden Skalenirägerteil einerseits und einem Ableseteil mit einem optischen System sowie mit einem in dessen Bildebene angeordneten Satz von fotoclektrischen Wandlern andererseits, der ein dem Markenabstand der Skala entsprechenden Skalenabschniu des Skalenträgerteils auf seinen ganzen Satz der in einer Reihe angeordneten Wandler abbildet, und mit einer an die Wandler angeschlossenen elektrischen Registrierungseinrichtung Zum Zählen und Anzeigen der bei Verschiebung des Skalen.'-ägerteils gegenüber dem Ableseteil die eiazelntit Wandler überstreichenden Lichtimpulse, dadurchgekennzeichnet, daß im Ableseteil (B) zwischen dem optischen System (9) und der mit fotoelektrischen Wandlern (10) bestückten Bildebene (49) ein Prisma (P) mit verspiegelten Flächen (Pi, Pl) zur vielfachen Reflexion der eintretenden Lichtstrahlen angeordnet ist.

2. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Skala auf einer lichtdurchlässigen Platte (3fl)einenlichtundurchlässigen Überzug (3b) trägt, in den die in gleichen Abständen (c) zueinander angeordneten i>trichmarken(3c) in ganzer Höhe des Überzugs (3/^λ eingeritzt sind.