DE1260803B - Geraet zum Einstellen und Ablesen des Drehwinkels einer eine Skala tragenden Kreisscheibe - Google Patents

Geraet zum Einstellen und Ablesen des Drehwinkels einer eine Skala tragenden Kreisscheibe

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DE1260803B
DE1260803B DE1961H0043047 DEH0043047A DE1260803B DE 1260803 B DE1260803 B DE 1260803B DE 1961H0043047 DE1961H0043047 DE 1961H0043047 DE H0043047 A DEH0043047 A DE H0043047A DE 1260803 B DE1260803 B DE 1260803B
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Dr-Ing E H Kurt Raentsc Dr-Ing
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Optische Werke A G
Carl Zeiss Sports Optics GmbH
Original Assignee
Optische Werke A G
M Hensoldt and Soehne Optische Werke AG
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
GOId
Deutsche Kl.: 42 d- 2/10
Nummer: 1260 803
Aktenzeichen: H 43047IX b/42 d
Anmeldetag: 5. Juli 1961
Auslegetag: 8. Februar 1968
Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Einstellen und Ablesen des Drehwinkels einer eine Skala tragenden Kreisscheibe mit optischen Bauteilen sowie einer lichtelektrischen Anordnung, insbesondere einen optischen Teilkopf, einen optischen Rundtisch od. dgl.
Bei den bekannten Geräten dieser Art werden die an einer Fotozelle vorbeiwandernden Skalenstriche ausgezählt, womit das Meßergebnis erhalten wird. Es ist auch bekannt, zwei diametral liegende Skalenstriche gegeneinander geneigt aufeinander abzubilden, um Moire-Streifen zu erzeugen. Hierdurch werden feiner unterteilte Meßwerte erhalten.
Diese Geräte sehen keine Maßnahmen vor, eine Dezentrierung des Teilkreises und die dadurch bewirkten Meßwertverfälschungen zu kompensieren.
Zum Ausgleich des Zentrierfehlers einer Kreisskala ist es bei optischen Geräten bekannt, außer dem dem Meßpunkt zugeordneten Skalenstrich den um 180° zu diesem Strich versetzten Skalenstrich in ein gemeinsames Ablesefenster abzubilden und die durch die Bilder der Skalenstriche definierten Meßwerte zu mitteln. Diese Geräte arbeiten im Prinzip sehr genau, jedoch ist die Ermittlung des Meßwertes umständlich, was nicht zuletzt darin begründet ist, daß von zwei Meßwerten rechnerisch der Mittelwert zu bilden ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gerät anzugeben, welches hinsichtlich der Genauigkeit des Meßergebnisses dasselbe leistet wie die genannten optischen Geräte, bei dem jedoch die Ablesung des Ergebnisses bequemer ist und bei dem insbesondere die Mittelwertbildung vom Benutzer nicht mehr selbst vorgenommen zu werden braucht.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß an sich bekannte optische Bauelemente zur gegenläufigen Abbildung zweier diametral zueinander angeordneter Skalenstriche in gegenseitiger Verlängerung versetzt liegend in einem oder mehreren zueinander fest angeordneten Lichtspalten vorgesehen sind.
Bei dieser Ausbildung kann man in der lichtelektrischen Anordnung zwei Fotozellen vorsehen, von denen je eine einem Skalenstrichbild zugeordnet ist. Es ergibt sich dann, daß die Fotozellen in einer ganz bestimmten Drehstellung der Kreisscheibe gleiche Lichtintensitäten empfangen. Diese Gleichheit der Lichtintensitäten kann als Einstellkriterium benutzt werden. Die Gleichheit der Lichtintensität ändert sich dann nicht, wenn infolge eines Dezentrierungsfehlers die Bilder der Skalenstriche gegenläufig auswandern, weil hierbei die Auswanderung stets gleich groß ist. Das Einstellkriterium bleibt somit erhalten.
Gerät zum Einstellen und Ablesen
des Drehwinkels einer eine Skala tragenden
Kreisscheibe
Anmelder:
M. Hensoldt & Söhne, Optische Werke A. G.,
6330 Wetzlar, Gloelstr. 3-5
Als Erfinder benannt:
Dr.-Ing. Dr.-Ing. e. h. Kurt Räntsch,
7920 Heidenheim
Die erfindungsgemäße Ausbildung zeigt den weiteren Vorteil, daß die Strichbilder unmittelbar für eine Vorwärts- und Rückwärtszählung benutzt werden können. Hierzu sind in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Abbildungen der Skalenstriche vorteilhaft um eine halbe Strichbreite gegeneinander versetzt. Bei dieser Ausbildung können die beiden ohnehin vorhandenen Fotozellen oder aber auch zwei weitere Fotozellen für die Vorwärts- und Rückwärtszählung verwendet werden.
Um einen exakten Bildversatz zu bewirken, ist zweckmäßig in wenigstens einem Abbildungsstrahlengang ein strahlenablenkendes oder strahlenversetzendes, an sich bekanntes optisches Mittel, wie schwenkbarer Planspiegel oder kippbare Planplatte, angeordnet.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind jeder Abbildung eines Skalenstriches sowohl eine der Impulszählung als auch eine dem Symmetrieabgleich dienende Fotozelle zugeordnet. Die dem Symmetrieabgleich dienenden Fotozellen können ein an sich bekanntes, zwei Schattenbänder erzeugendes »Magisches Auge« steuern. Dies ist dann vorteilhaft, wenn der Teilkreis um einen bestimmten Winkelwert gedreht werden soll, weil dann die Drehung genau dann beendet werden kann, wenn das »Magische Auge« die exakte Einstellage anzeigt.
Will man zu feiner unterteilten Meßwerten kommen, dann kann man in weiterer Ausgestaltung der Erfindung an Stelle des Lichtspaltes ein das Intervall zweier aufeinanderfolgender Skalenstriche unterteilendes Gitter vorsehen. Beim Drehen des Teilkreises wandern dann die Strichbilder über dieses Gitter, und die Einrichtung zählt Impulse in Abhängigkeit von der Zahl der Gitterlinien pro Intervall.
809 507/289
Der Symmetrieabgleich wird jetzt mit Hilfe eines der Striche des Gitters vorgenommen.
An Stelle dieser Maßnahme oder zusätzlich zu dieser Maßnahme kann man in weiterer Ausgestaltung der Erfindung den Lichtspalt oder das Gitter relativ zu den Abbildungen der Skalenstriche verschiebbar und in seiner Verschiebung meßbar ausbilden. Die Verschiebung wird so weit durchgeführt, bis ein Symmetrieabgleich angezeigt wird. Der hierzu notwendige Verschiebeweg gibt den Feinmeßwert an.
Damit sich die vier vorgesehenen Fotozellen nicht stören, können optische Mittel für eine geeignete Strahlenführung vorgesehen sein, insbesondere Mittel, welche eine Strahlenteilung bewirken. Hierdurch verkleinert sich jedoch die Lichtausbeute für jede Fotozelle, was insbesondere dann unerwünscht ist, wenn die Maßstabstriche selbst nicht viel Licht liefern. Zur Vermeidung dieses Nachteiles sind in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die zwischen den Lichtspalten des Gitters hegenden Stege reflektierend ausgebildet, und zwei der für die Anzeige des Symmetrieabgleiches und/oder Impulszählung vorgesehenen Fotozellen sind hinter dem Gitter im durchfallenden Licht angeordnet und die anderen im reflektierten Licht. Durch diese Ausbildung wird die Lichtausbeute verdoppelt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 eine Einzelheit der Fig. 1, Fig. 3 das Ablesefenster des erfindungsgemäßen Gerätes.
Gemäß F i g. 1 ist mit einer drehbaren Welle 1 ein Teilkreis 2 verbunden. Der Teilkreis 2 besteht aus einem Ring mit Bohrungen 3, in denen Glasplättchen 4 mit einem Teilkreisstrich 5 angeordnet sind. Die Größe der Drehbewegung des Teilkreises 2 wird mit Hilfe einer gerätefesten Ableseeinrichtung ermittelt und in einem Ablesefenster 40 (F i g. 3) angezeigt.
Für die Beleuchtung des Striches 5 ist eine feststehende Lichtquelle 6 vorgesehen. Mit Hilfe zweier Linsen 7 und 9 sowie eines Spiegels 8 wird die Lichtquelle nach 6' abgebildet, und die Lichtstrahlen werden von hier aus durch eine Linse 10 auf den Teilkreisstrich 5 gelenkt. Der Teilkreisstrich 5 wird über einen Spiegel 11 und eine Linse 12 sowie eine Blende 13, einen weiteren teildurchlässigen Spiegel 14 und einen Vollspiegel 15 auf ein Gitter 16 abgebildet. Das Gitter 16 weist Lichtspalte 21 auf. Die Stege 22 zwischen den Lichtspalten 21 sind reflektierend ausgebildet. Der Abbildungsstrahlengang ist mittelpunktzentrisch, d. h., die Linse 12 bildet die Achse A des Teilkreises in die Blende 13 ab, und die Blende 13 wird einerseits mit Hilfe zweier plankonvexer Linsen 17 und 18 sowie einer Linse 19 auf eine Fotozelle 20 abgebildet und andererseits mit Hilfe der Linse 17 sowie der Spiegel 15 und 14 auf eine Fotozelle 28.
Auf das Gitter 16 wird ferner der um 180° zum TeilkreisstrichS versetzte Teilkreisstrich 5' abgebildet. Damit die Bilder 5" und 5'" der Teilkreisstriche 5 und 5' auf dem Gitter gleiche Helligkeiten haben, beleuchtet die Lichtquelle 6 gleichzeitig den Skalenstrich 5' über die Elemente 7', 8', 9' und 10'. Die Abbildung des Striches 5' auf das Gitter 16 erfolgt über Elemente 11', 12', 13', 14' und 15', welche in ihrer Wirkung den Elementen 11 bis 15 entsprechen. Die Blende 13' wird bei dieser Ausbildung auf eine unterhalb der Fotozelle 20 liegende Fotozelle 20' abgebildet und außerdem auf eine Fotozelle 28'. Die genannten Abbildungselemente sind derart ausgebildet und angeordnet, daß die Bilder 5" und 5'" etwa in Verlängerung zueinander liegen, so daß die Fotozellen 20 und 28 dem Strichbild 5" zugeordnet werden und die Fotozellen 20' und 28' dem Strichbild 5"'. Der Spiegel 14 ist um eine Welle 23 mit Hilfe einer Schraube 24 gegen den Druck einer Feder 25 schwenkbar, so daß das Strichbild 5" gegen das Strichbild 5'" etwa um eine halbe Strichbreite versetzt werden kann und somit die Fotozellen 28 und 28' Licht mit einer Phasenverschiebung von etwa 90° empfangen. Das Gitter 16 ist mit Hilfe einer Meßschraube 26 in einer Führung 27 verschiebbar, so daß in jeder Meßstellung ein Symmetrieabgleich der Teilstrichbilder 5" und 5'" mit Bezug auf einen Lichtspalt erzielt werden kann, derart, daß die Fotozellen 20 und 20' gleiche Lichtintensitäten empfangen. Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist folgende:
Wird der Teilkreis gedreht, dann wandern die Bilder 5" und 5'" über das Gitter. Jedesmal dann, wenn der Gitterstrich 5" auf einen Steg 22 des Gitters 16 trifft, empfängt die Fotozelle 28 einen Lichtimpuls, und jedesmal dann, wenn ein Gitterstrich 5"' auf einen Steg 22 fällt, empfängt die Fotozelle 28' einen Lichtimpuls. Da die Fotozellen um 90° phasenverschoben Licht empfangen, kann die Zahl der Lichtimpulse mit Hilfe von Ziffernanzeigeröhren 41 und 42 richtungsabhängig über geeignete Mittel (nicht dargestellt) registriert werden. Die Röhren 41 zeigen die Gradwerte an, die Röhren 42 die Minutenwerte.
Zur Ermittlung der Sekundenwerte wird die Strichplatte 16 mit Hilfe der Meßschraube 26 verschoben, und zwar so weit, bis die Fotozellen 20 und 20' gleiche Lichtintensitäten empfangen. Der Symmetrieabgleich wird mit Hilfe einer Anzeigeröhre 43, welche mit den Fotozellen 20 und 20' verbunden ist, kontrolliert. Die Anzeigeröhre 43 ist vom Typ eines Magischen Auges. Sie erzeugt zwei Schattenbänder 44 und 45, die dann koinzidieren, wenn der Symmetrieabgleich erzielt ist. Die Größe der Verschiebung des Gitters 16 wird mit Hilfe weiterer Anzeigeröhren 46 über nicht dargestellte Mittel als Sekundenwert registriert.

Claims (7)

P atentansprüche:
1. Gerät zum Einstellen und Ablesen des Drehwinkels einer eine Skala tragenden Kreisscheibe mit optischen Bauteilen sowie einer lichtelektrischen Anordnung, dadurch gekennzeichnet, daß an sich bekannte optische Bauelemente (11 bis 15, 1Γ bis 15') zur gegenläufigen Abbildung zweier diametral zueinander angeordneter Skalenstriche (5,5') in gegenseitiger Verlängerung versetzt liegend in einem oder mehreren zueinander fest angeordneten Lichtspalten (21) vorgesehen sind.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungen (5", 5'") der Skalenstriche um eine halbe Strichbreite gegeneinander versetzt sind.
3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Abbildung (5", 5'") eines Skalenstriches (5, 5') sowohl eine der Impuls-
zählung als auch eine dem Symmetrieabgleich dienende Fotozelle (28, 28'; 20, 20') zugeordnet sind.
4. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens einem Abbildungsstrahlengang ein strahlenablenkendes oder strahlenversetzendes, an sich bekanntes optisches Mittel, wie schwenkbarer Planspiegel (14) oder kippbare Planplatte, zur Erzielung der Versetzung der Abbildungen des Skalenstriches vorgesehen sind.
5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zweck eines Symmetrieabgleiches der Abbildungen der Skalenstriche der Lichtspalt (21) relativ zu den Abbildungen der Skalenstriche verschiebbar und in seiner Ver-Schiebung meßbar ausgebildet ist.
6. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtspalt durch ein das Intervall zweier aufeinanderfolgender Skalenstriche unterteilendes Gitter (16) ersetzt ist.
7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (22) zwischen den Lichtspalten (21) des Gitters (16) reflektierend ausgebildet sind und daß für die Anzeige des Symmetrieabgleiches und/oder der Impulszählung hinter dem Gitter und im reflektierten Licht vor dem Gitter jeweils zwei Fotozellen (20, 20'; 28, 28') vorgesehen sind.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 890 420;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1 060 609;
deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1746 232;
britische Patentschriften Nr. 698 800, 782 831;
USA.-Patentschrift Nr. 2 854 628;
Carl-Zeiss-Jena-Druckschrift »Geo 161«, S. 2.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
809 507/289 1.68 © Bundesdruckerei Berlin
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