DE1798324A1

DE1798324A1 - Digital measuring device

Info

Publication number: DE1798324A1
Application number: DE19681798324
Authority: DE
Inventors: Arnold Dipl-Ing Forster; Horst Habekus
Original assignee: CEJ FORSTER MESSAUTOMATIC GmbH
Current assignee: CEJ FORSTER MESSAUTOMATIC GmbH
Priority date: 1968-09-25
Filing date: 1968-09-25
Publication date: 1972-01-20

Description

Digitale Meßeinrichtung Die Erfindung betrifft eine digitale Meßeinrichtung mit einer Meßuhr mit Übersetzungsmechanismus und mindestens einem Zeiger sowie einem Verstarkergerat. Digital measuring device The invention relates to a digital measuring device with a dial gauge with translation mechanism and at least one pointer and one Amplifier device.

Meßuhren herkömmlicher Art, meistens mit genormten Befestigungssitzen ausgestattet, werden zu vielfaltigen Zwecken als Längenmeßgeräte zu laufenden Kontrollen und bei der manuellen Sortierung von Serienartikeln in einzelne Toleranzgruppen benutzt. Dazu werden die Meßuhren in Meßvorrichtungen eingespannt und sind besonders bei mehreren gleichzeitig auszuführenden Messungen je WerkstUck wegen der räumlichen Verhältnisse oftmals schwer ablesbar. Es ist aber fUr eine Person auf die Dauer ermüdend, eine oder mehrere Meßuhren ablesen zu müssen. An anderen Stellen werden Meßuhren unmittelbar während der Bearbeitung von Werkstücken auf Werkzeugmaschinen dazu benutzt, die Maßänderungen anzuzeigen, nach denen die Bedienungsperson die Werkzeugmaschine bedient. Hier kommt zu dem ErmUdungsfaktor und den Ablesefehlern, die eine hohe Ausschußquote bedingen, noch die Gefährdung der Bedienungsperson durch die unmittelbare Nähe der Maschine. Zur Behebung dieser Mängel werden Meßuhren mit Schaltkontakten ausgerüstet, die bei vorgewähiten Zeigerstel lungen Schaltbefehle fUr Signal lampen, Sortierklappen oder die Maschinensteuerung abgeben. Diese Schaltkontakte können unmittelbar vom Meßstössel der Meßuhr betätigt werden und sind dann besonders bei Maßunterschieden im Mikrometerbereich nur mit großer MUhe richtig einstellbar. Sind die Schaltkontakte jedoch an der Abtriebseite eines Übersetzungsgetriebes angebrucht, so können zur Betätigung nur sehr geringe Kräfte aufgebracht werden. Die Kontaktgabe wird dann unsicher, während die bei Mikroschaltern bekannte Springschaltung wegen des nicht genügend genau wiederholbaren Springpunktes nicht benutzbar ist. Außerdem sind meistens nur 2 Kontakte vorhanden, was in vielen Fällen nicht genügt. Es ist zwar auch bekannt, vor dem Meßstössel der Meßuhr ein Zusatzgerät anzubringen, das mehr als zwei einstellbare Schaltkontakte enthält. Dieses Zusatzgerät ist aber ebenfalls sehr schwer genau einzustellen, durch die Vielzahl der Schaltkontakte störanfällig und wegen seiner Größe außerdem in seinen Anwendungsmöglichkeiten beschrdnkt.Dial gauges of the conventional type, mostly with standardized mounting seats are equipped for a variety of purposes as length measuring devices for ongoing controls and for the manual sorting of serial items into individual tolerance groups used. For this purpose, the dial gauges are clamped in measuring devices and are special in the case of several measurements to be carried out at the same time per workpiece because of the spatial Relationships are often difficult to read. But for a person it is in the long run tiresome to have to read one or more dial gauges. In other places will be Dial gauges directly during the machining of workpieces on machine tools used to indicate the dimensional changes after which the operator the Machine tool operated. Here comes the fatigue factor and the reading errors, which require a high reject rate, nor the risk to the operator the immediate vicinity of the machine. To remedy these defects, dial gauges are included Equipped with switching contacts, which give switching commands for preselected pointer positions for signal lamps, sorting flaps or the machine control. These switch contacts can be operated directly from the measuring ram of the dial gauge and are then special with dimensional differences in the micrometer range can only be correctly adjusted with great effort. However, if the switching contacts are attached to the output side of a transmission gear, so only very small forces can be applied for actuation. Making contact then becomes unsafe, while the spring circuit known from microswitches is due to the spring point, which cannot be repeated with sufficient accuracy, cannot be used. aside from that there are usually only 2 contacts available, which is not enough in many cases. It is Although also known to attach an additional device in front of the measuring ram of the dial gauge, the contains more than two adjustable switching contacts. But this additional device is also very difficult to adjust precisely, prone to failure due to the large number of switching contacts and because of its size, it is also limited in its possible applications.

Die Erfindung vermeidet die Nachteile herkömmlicher Meßuhren in den geschilderten und ähnlichen Anwendungsfällen durch eine digitale Meßeinrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß in der Meßuhr berührungslos wirkende Mittel, vorzugsweise fotoelektrische Bauelemente, zur digitalen Erfassung der Zeigerstellung vorhanden sind und daß in einem Verstärkergerät jedem digitalen Wert der Zeigerstellung mindestens eine Stufe zugeordnet und mit dem entsprechenden Mittel zur Erfassung der Zeigerstellung verbunden ist.The invention avoids the disadvantages of conventional dial gauges in the described and similar applications by a digital measuring device, which is characterized in that non-contact means in the dial gauge preferably photoelectric components for digital detection of the pointer position are present and that in an amplifier device each digital value of the pointer position at least one level assigned and with the appropriate means of recording the pointer position is connected.

Das Verstärkergerät enthält Anzeigeeinrichtungen zur digitalen Darstellung des von der Meßuhr ermittelten Maßes. Allein schon die in beliebiger Größe ausführbare digitale Maßanzeige bildet einen erheblichen Vorteil für die Bedienungsperson, die eine große Zahl von Werkstücken zu überprüfen oder auch in mehrere Toleranzgruppen zu sortieren hat. Durch die ermüdungsfreie Ablesung werden Kontroll- oder Sortierfehler weitgehend vermieden. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Verstarkergerät mit der digitalen Maßanzeige dadurch universell mit Meßuhren unterschiedlicher Meßbereiche wahlweise verwendbar, daß es eine steckbare Decodiermatrix zur Angleichung der digitalen Maßanzeige an den Meßbereich der Meßuhr enthalt.The amplifier device contains display devices for digital representation of the measurement determined by the dial gauge. Just the one that can be executed in any size digital measurement display is a significant benefit for the operator who to check a large number of workpieces or in several tolerance groups has to sort. Due to the fatigue-free reading, control or sorting errors are avoided largely avoided. According to a further feature of the invention is the amplifier device with the digital measurement display thus universal with dial gauges of different measuring ranges optionally usable that there is a pluggable decoding matrix for approximation of the digital Includes measurement display on the measuring range of the dial gauge.

Es ist auch bekannt, in Analog-Digitalwandlern einen analogen Verlauf in kleine Schritte aufzulösen und diese Schritte dann zu zahlen. Die dazu erforderlichen eiektronischen Zähler sind jedoch sehr teuer, denn sie erfordern außer den Zahl ringen noch besondere Impulsformerstufen und aufwendige Stromversorgungsteile, damit Zahl fehl er, unter anderem durch Störimpulse aus dem Netz, mit Sicherheit vermieden werden0 Die Erfindung sieht demgegenuber eine einfache Lösung dadurch vor, daß im Bewegungsablauf des Zeigers jeweils die dem zuletzt durchlaufenen digitalen Wert der Zeigerstellung zugeordnete Stufe einen auf alle anderen Stufen wirkenden Löschimpuls abgibt. Damit braucht kein schneller elektronischer Zähler verwendet zu werden. Die Ansprechzeit der Stufen kann langer sein als bei schnellen Zeigerbewegungen Zeit fUr eine digitale Stufe zur VerfUgung steht. Erst mit nach lassender Zeigergeschwindigkeit kurz vor dem Endwert einer sehr schnell verlaufenden Meßuhrverstellung sprechen die Stufen wieder an, und die jeweils zuletzt durchlaufene Stufe, die bei schon genügend langsamer Zeigerbewegung angesprochen hat, gibt einen Löschimpuls auf alle anderen Stufen ab. Jede Stufe hat einen getrennt herausgeführten Ausgang, über den ein Schaltbefehl gegeben wird, wenn die Stufe bei entsprechender Zeigerstellung angesprochen hat. Damit ist es möglich, eine beliebig große Zahl von Zeigerstellungen elektrisch abzulesen und die Schaltbefehle zur Steuerung von Sortiervorrichtungen, Maschinenantrieben oder zur Datenerfassung eines Computers zu verwenden. Die Schaltbefehle können als Schaltzustände elektronischer oder elektromechanischer Schaltelemente oder auch als Spannungs- oder Stromimpulse abgegeben werden0 Da die Zeigerstellung berührungslos und damit verschleißlos abgetastet wird und die Stufen vorzugsweise mit Halbleiterverstarkern ausgerüstet sind, können die abgegebenen Schaltbefehle betriebssicher und in beliebig großer Leistungsfälligkeit ausgelegt sein.It is also known to have an analog curve in analog-to-digital converters to break up into small steps and then to pay for those steps. The necessary Electronic meters, however, are very expensive because they also require the number special pulse shaping stages and complex power supply parts are still struggling with it Number erroneous, among other things due to interference from the network, avoided with certainty werden0 The invention provides a simple solution in that im Movement sequence of the pointer always corresponds to the last digital value passed through the stage assigned to the pointer position an extinguishing pulse that acts on all other stages gives away. This means that there is no need to use a fast electronic counter. The response time of the steps can be longer than with fast pointer movements Time is available for a digital level. Only when the pointer speed slows down speak shortly before the final value of a very fast dial gauge adjustment the steps back on, and the last step passed through, the one at already has responded with sufficiently slow pointer movement, emits an extinguishing pulse on all other levels. Each stage has a separate output through which a switching command is given when the stage is in the appropriate pointer position addressed. This makes it possible to set any number of pointer positions electrically read and the switching commands for controlling sorting devices, To use machine drives or to collect data from a computer. The switching commands can be used as switching states of electronic or electromechanical switching elements or as voltage or current impulses 0 Since the pointer position Is scanned contactless and thus wear-free and the steps preferably are equipped with semiconductor amplifiers, the given switching commands be designed to be operationally reliable and of any length of performance.

Die Mittel zur digitalen Erfassung der Zeigerstellung können erfindungsgeinaß konzentrisch zur Zeigerachse angeordnet sein. Die größte Auflösung läßt sich erreichen, wenn diese Mittel, fotoelektrische oder andere feldempfindliche Bauelemente, am Skalenumfang angeordnet sind, so daß die Meßuhr weiterhin wie eine herkömmliche Meßuhr ablesbar ist, was unter Umstanden das Einrichten einer Meßstelle erleichtert, wenn zum Beispiel das Verstärkergerdt mit der digitalen Maßanzeige in einen entfernt aufgestellten Steuer- oder Computerschrank einbezogen ist. Die Erfindung hat also gleichfalls den Vorteil, bei elektronischer Maßerfassung weiterhin die Möglichkeit einer unmittelbaren Ablesung an der Meßstelle zu belassen. Die Auflösung der Maßanzeige läßt sich auf einfache Weise mit größerem Abstand der beruhrungslos wirkenden Mittel von der Zeigerachse beliebig steigern.The means for digitally recording the pointer position can according to the invention be arranged concentrically to the pointer axis. The greatest resolution can be achieved if these means, photoelectric or other field-sensitive components, am Scale circumference are arranged so that the dial gauge continues like a conventional one The dial gauge can be read, which may make it easier to set up a measuring point, if, for example, the amplifier device with the digital measurement display is removed installed control or computer cabinet is included. So the invention has also the advantage of electronic Measurement continues to leave the possibility of an immediate reading at the measuring point. The resolution the dimension display can be easily touched with a larger distance Increase acting means from the pointer axis as desired.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind in Skizzen schematisch dargestellt, von denen die Figur 1 eine Ansicht und die Figur 2 einen vereinfachten Längsschnitt durch eine Meßuhr nach der Erfindung zeigt, während die Figur 3 ein Prinzipschaltbild des Verstärkergerätes zeigt.Further details of the invention are shown schematically in sketches, of which FIG. 1 is a view and FIG. 2 is a simplified longitudinal section shows by a dial gauge according to the invention, while Figure 3 shows a schematic diagram of the amplifier device shows.

Die Meßuhr besteht aus einem Übersetzungsmechanismus in dem Gehäuse 10 mit Spannschaft 11, in dem der Meßstössel 12, der an seinem unteren Ende die Tastspitze 13 trägt, geführt ist. Wie bei einer herkömmlichen Meßuhr ist ein Zeiger 14 auf der Zeigerachse 15 befestigt und zeigt den Meßwert auf einer Skala 16 an. Konzentrisch zur Zeigerachse sind fotoelektrische Bauelemente 17 angeordnet, deren elektrische Anschlußleitungen 18 in einem Ringkanal 19 liegen und durch die Kabel buchse 20 zu dem vieladrigen Kabel 21 geführt sind.The dial indicator consists of a transmission mechanism in the housing 10 with clamping shaft 11, in which the measuring ram 12, which at its lower end the Probe tip 13 carries, is guided. Like a conventional dial indicator, there is a pointer 14 is attached to the pointer shaft 15 and shows the measured value on a scale 16. Photoelectric components 17 are arranged concentrically to the pointer axis electrical connection lines 18 lie in an annular channel 19 and through the cables socket 20 to the multi-core cable 21 are guided.

Der Gehäusering 22 mit der durchsichtigen Scheibe 23 deckt die Meßuhr ab. Statt der fotoelektrischen Bauelemente 17 können auch andere feldempfindliche Bauelemente oder pneumatische Düsen verwendet werden0 Die fotoelektrischen Bauelemente 17 sind mit dem Gehäusering 22 und der Kabelbuchse 20 bezüglich der Zeigerachse 15 drehbar. Damit kann wie bei einer herkömmlichen Meßuhr der Anzeigewert beim Einrichten einer Meßstelle auf einfache Weise der Meßaufgabe angepaßt werden. In der Verlängerung der Zeigerachse 15 befindet sich die Lichtquelle 24, die mit dem Rohr 25 im Innern des Gehäuseringes 22 befestigt ist. Im Rohr 25 liegen auch die hier nicht dargestellten Zuleitungen für die Lichtquelle 24. Der Zeiger 14 tragt an seinem Ende eine Scheibe 26, die je nach Zeigerstellung eine der Blenden 27 abdeckt, so daß das zugehörige, über den Umlenkspiegel 28 beleuchtete fotoelektrische Bauelement abgedunkelt wird. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung können die Lichtquellen, der Umlenkspiegel und/oder die Blenden in einer Ebene so angeordnet sein, daß die fotoelektrischen Bauelemente nicht von Fremdlicht, das durch die Scheibe 23 einfällt, beleuchtet werden können.The housing ring 22 with the transparent disk 23 covers the dial gauge away. Instead of the photoelectric components 17, other field-sensitive components can also be used Components or pneumatic nozzles are used0 The photoelectric components 17 are with the housing ring 22 and the cable socket 20 with respect to the pointer axis 15 rotatable. As with a conventional dial gauge, this allows the display value to be displayed during setup a measuring point can be easily adapted to the measuring task. In overtime the pointer axis 15 is the light source 24, which with the tube 25 inside of the housing ring 22 is attached. In the tube 25 are also those not shown here Supply lines for the light source 24. The pointer 14 carries a disk at its end 26, which, depending on the pointer position, covers one of the panels 27, so that the associated, The photoelectric component illuminated by the deflecting mirror 28 is darkened. According to a further feature of the invention, the light sources, the deflecting mirror and / or the diaphragms are arranged in a plane so that the photoelectric Components are not illuminated by extraneous light that falls through the pane 23 can be.

Die Figur 3 zeigt ein Prinzipschaltbild des Verstärkergerstes. Die in der Meßuhr enthaltene Lichtquelle 24 und die fotoelektrischen Bauelemente 17 sind mit dem Verstärkergerät Uber ein hier nicht dargestelltes vieladriges Kabel und eine Steckverbindung verbunden. Jedem fotoelektrischen Bauelement 17 ist je eine Verstärkerstufe 29 zugeordnet, an deren Ausgang jeweils ein Thyristor 30 liegt. Die Thyristoren wiederum sind einzeln mit der steckbaren Decodiermatrix 31 verbunden, über die die Ziffernanzeigeröhren 32, 33 und 34 für die digitale Maßanzeige angesteuert werden. Durch Austausch der Decodiermotrix 31 kann die digitale Maßanzeige auf einfache Weise den festliegenden Maßwerten der Verstärkerstufen 29 und damit dem Meßbereich der Meßuhr angepaßt werden0 Das Verstdrkergerät ist deshalb universell mit Meßuhren unterschiedlicher Meßbereiche verwendbar. Die Ausgänge aller Verstarkerstufen 29 mit Thyristoren 30 sind einzeln herausgefuhrt und liegen im Ausführungsbeispiel an Schaltrelais 35, 36 und 37, über die Schaltbefehle entsprechend dem jeweiligen Maßwert abgegeben werden können. Es ist aber auch möglich, die Thyristoren unmittelbar als elektronische Schalter zur Abgabe von Steuerimpulsen zu benutzen. Die Ausgänge aller Thyristoren sind über eine Kette von Kondensatoren 38 miteinander verbunden. Wenn eine von den Verstärkerstufen 29 den ihr zugeordneten Thyristor 30 durchsteuert, wird von dessen Ausgang über die Kette der Kondensatoren 38 ein Löschimpuls gegeben, der an allen anderen Thyristoren in der Weise wirksam wird, daß sie wieder in den nicht leitenden Zustand übergehen. Bei sehr schnellen Zeigerbewegungen der Meßuhr kann es passieren, daß die fotoelektrischen Bauelemente 17 kürzer abgedunkelt werden als ihre Zeitkonstante oder die Zeitkonstanten der folgenden Verstärkerstufen 29 oder des Thyristors 30 sind. Auf diese Weise sprechen unter Umständen mehrere Stufen nicht an, und der zuletzt angezeigte Maßwert bleibt auf den Ziffernanzeigeröhren 32 bis 34 stehen. Bei abklingender Zeigergeschwindigkeit geben aber die dann durchgesteuerten Thyristoren 30 Löschimpulse auf alle anderen Thyristorstufen und die Maßanzeige springt von dem zunächst stehen gebliebenen Wert auf die zuletzt durchlaufenen Werte, um bei der neuen Zeigerendstellung zu verharren. Zur Versorgung des Verstärkergerätes und der Meßuhr mit den notwendigen Betriebsspannungen dient das Netzgerät 29.FIG. 3 shows a basic circuit diagram of the amplifier framework. the The light source 24 contained in the dial gauge and the photoelectric components 17 are connected to the amplifier device via a multi-core cable (not shown here) and a connector connected. Each photoelectric component 17 is each an amplifier stage 29 is assigned, at the output of which a thyristor 30 is connected. The thyristors in turn are individually connected to the plug-in decoding matrix 31, via which the numeric display tubes 32, 33 and 34 are controlled for the digital measurement display will. By exchanging the decoding motrix 31, the digital measurement display can be easily changed Way the fixed measurement values of the amplifier stages 29 and thus the measuring range The amplifier device is therefore universal with dial gauges different measuring ranges can be used. The outputs of all amplifier stages 29 with thyristors 30 are led out individually and are in the exemplary embodiment to switching relays 35, 36 and 37, via the switching commands according to the respective Measurement value can be submitted. But it is also possible to use the thyristors directly as to use electronic switches to deliver control pulses. The exits of everyone Thyristors are connected to one another via a chain of capacitors 38. if one of the amplifier stages 29 controls the thyristor 30 assigned to it, an extinguishing pulse is given from its output via the chain of capacitors 38, which takes effect on all other thyristors in such a way that they are returned to the pass over non-conductive state. With very fast pointer movements of the dial gauge it can happen that the photoelectric components 17 are darkened for a shorter time as their time constant or the time constants of the following amplifier stages 29 or the thyristor 30. Several levels may speak in this way and the last displayed measurement value remains on the numeric display tubes 32 to 34 stand. When the pointer speed declines, however, the then controlled Thyristors 30 extinguishing pulses on all other thyristor stages and the dimension display jumps from the value that was initially left to the last run through values, to stop at the new pointer end position. To supply the amplifier device and the dial gauge with the necessary operating voltages is used by the power supply unit 29.

Claims

Claims 1. Digital measuring device with a dial indicator with translation mechanism and at least one pointer and an amplifier device, characterized in that that in the dial gauge non-contact means, preferably photoelectric components, for digital detection of the pointer position and that in the amplifier device each digital value of the pointer position is assigned at least one level and with the corresponding means for detecting the pointer position is connected.

2. Digital measuring device according to claim 1, characterized in that that the amplifier device has a pluggable decoding matrix for aligning the digital Contains measurement display on the measuring range of the dial gauge.

3. Digital measuring device according to claim 1, characterized in that that in the course of movement of the pointer in each case the digital one that was passed through last Value of the pointer position assigned a level that affects all other levels Emits extinguishing pulse.

4. Digital measuring device according to one or more of the claims 1 to 3, characterized in that each stage has an output via which at a switching command is given to a corresponding value of the pointer position.

5. Digital measuring device according to claim 1, characterized in that that the means for digital detection of the pointer position concentric to the pointer axis are arranged.

6. Digital measuring device according to claim 5, characterized in that that the means for digitally detecting the pointer position with respect to the pointer axis are rotatable.

7. Digital measuring device according to claim 1 or 5, characterized in that that when using photoelectric components in the extension of the pointer axis a light source is arranged.

8. Digital measuring device according to claim 1, 5 or 7, characterized in that that the photoelectric components are assigned deflecting mirrors and / or diaphragms are.

9. Digital measuring device according to claim 8 and 9, characterized in that that the light source, the deflecting mirror and / or diaphragms are arranged in one plane are.

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