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Schieblehre
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Die Erfindung betrifft eine Schieblehre, die aus einer Maßstab schiene
mit einem ersten Meßschnabel und einem auf der Maßstab schiene verstellbaren Schieber
mit einem zweiten Meßschnabel besteht.
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Es hat nicht an Versuchen gefehlt, die Noninsablesung bei einer Schieblehre
durch eine rein numerische bzw. digitale Anzeige des Meßwertes zu ersetzen. Wie
die DT-GM 70 37 379, 72 01 602, 72 21 741, die DT-OSn 18 09 937, 20 49 682, 24 35
626 und die DT-PS 18 06 935 zeigen, sind dabei schon die verschiedensten mechanischen
Anzeigeeinrichtungen verwendet worden. Dabei werden die mit Ziffern versehenen Räder,
Scheiben oder dgl. über mechanische Koppelelemente in Abhängigkeit vom Stellweg
des Schiebers auf der Maßstableiste verschwenkt bzw. verdreht, so daß in einem Anzeige
feld der Meßwert numerisch abgelesen werden kann.
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Diese Erfassung und Anzeige des Meßwertes bei einer Schieblehre erfordert
eine komplizierte mechanische Einrichtung und erlaubt dennoch nur eine begrenzte
Meßgenauigkeit, die zudem aufgrund der Toleranzen der vielen mechanischen Teile
stets mit einem gewissen Meßfehler behaftet ist.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Schieblehre der eingangs erwähnten
Art so zu verbessern, daß ohne eine Vielzahl von mechanischen Teilen der Meßwert
mit großer Genauigkeit erfaßt und digital angezeigt werden kann.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Oberseite
des Schiebers vorzugsweise im Anzeigefeld eine elektronische Digital-Anzeigeeinrichtung
aufnimmt, die über eine optische Abtasteinrichtung mit nachgeschalteter Auswerteelektronik
steuerbar ist, und daß die Abtasteinrichtung und die Auswerteelektronik ebenfalls
in dem Schieber untergebracht bzw.
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an dem Schieber angebaut sind. Die elektronische Digital-Anzeigeeinrichtung
wird ohne mechanische Kopplung allein von der optischen Abtasteinrichtung mit der
nachgeschalteten Auswerteelektronik gesteuert, wobei die Meßgenauigkeit allein von
dem AuflEsungsvermögen der verwendeten optischen Abtasteinrichtung und der Stellenzahl
bei der elektronischen Digital-Anzeigeeinrichtung abhängt. Die dafür erforderlichen
Bauteile sind heute in Abmessungen erhältlich, die den Einbau bzw. den Anbau an
den Schieber zulassen, ohne dessen Funktion zu sehr zu beeinträchtigen.
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Um eine Verschmutzung des Maßstabes möglichst zu vermeiden und um
dadurch bedingte Störungen bei der Abtastung auszuschalten, ist nach einer weiteren
Ausgestaltung vorgesehen, daß der Maßstab
in einer Vertiefung der
Maßstabschiene angeordnet ist und auf der dem zweiten Meßschnabel abgekehrten Seite
durch eine mS + dem Schieber verbundene Abdeckleiste abgedeckt ist. Bei der Handhabung
des Schiebers kann daher der Maßstab nicht verschmutzt werden. Diese Abdeckleiste
kann dabei als Tiefenmeßleiste ausgebildet sein und so eine zusätzliche Funktion
mit übernehmen.
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Die Teilungslinien des Maßstabes können nach einer Ausgestaltung direkt
in die Maßstableiste eingraviert bzw. auf die Maßstableiste aufgebracht sein.
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Nach einer Weiterbildung kann jedoch auch vorgesehen sein, daß eine
getrennte Maßstableiste in die Maßstabschiene eingesetzt bzw. auf die Maßstabschiene
aufgesetzt ist. Diese Maßstableiste kann dann mit ausreichender Genauigkeit als
getrenntes Teil hergestellt und an der fertigen Schieblehre angebracht werden.
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Zur Stromversorgung kann nach einer Ausgestaltung vorgesehen sein,
daß der Schieber eine Batterie, vorzugsweise einen wieder aufladbaren Akkumulator,
aufnimmt,der die Abtasteinrichtung und die Auswerteelektronik speist. Dabei kann
die Batterie lösbar in dem Schieber untergebracht und so austauschbar sein. Es kann
jedoch aus Vereinfachungsgründen auch vorgesehen sein, daß der Schieber mit einem
Steckanschluß versehen ist, an den ein Anschlußkabel mit Anschlußstecker anschließbar
ist. Über dieses Anschlußkabel kann die Abtasteinrichtung und die Auswerteelektronik
von einer externen Stromversorgungseinrichtung gespeist werden oder es kann die
im Schieber untergebrachte Batterie wieder aufgeladen werden.
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Nach einer Ausgestaltung kann die Unterbringung der Bauteile so gelöst
sein, daß auf der Vorderseite des Schiebers neben der elektronischen Digital-Anzeigeeinrichtung
zumindest noch das Photo-Abtastelement der Abtasteinrichtung angeordnet ist, während
die übrige Abtasteinrichtung und die Auswerteelektronik auf der Rückseite des Schiebers
angeordnet sind, und daß der Maßstab auf der Vorderseite der Maßstabschiene angeordnet
ist. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die Vorderseite des Schiebers nicht weit
über die Maßstabschiene vorsteht und so das Anzeigefeld nahe an den Maßstab heranbringt.
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Die Vorderseite des Schiebers kann noch niedriger ausgelegt werden,
wenn die Unterbringung der Bauteile so gewählt wird, daß auf der Vorderseite des
Schiebers nur die elektronische Digital-Anzeigeeinrichtung angeordnet ist, während
die Abtasteinrichtung und die Auswerteelektronik auf der Rückseite des Schiebers
angeordnet sind und daß der Maßstab auf der Rückseite der Maßstabschiene angeordnet
ist.
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Um den elektrischen Leistungsverbrauch auf ein minimales Maß zu beschränken,
ist nach einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, daß die Abtasteinrichtung und
die Auswerteelektronik über einen Schalter ein- und ausschaltbar ist, der am Schieber
angebracht bzw. in den Schieber eingebaut ist.
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Damit der Meßwert tatsächlich dem Stellweg des Schiebers entspricht,
ist vorgesehen, daß der Maßstab eineNullmarkierung aufweist, die über ein zusätzliches
Auswerteglied erfaßt und zur Nullstellung der digitalen Anzeigeeinrichtung ausgenützt
wird. Diese Nullmarkierung kennzeichnet die Ausgangsstellung des Schiebers, d.h.
den Meßwert Null, wenn beide Meßschnäbel aneinander anliegen.
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Damit die Handhabung der Schieblehre nicht geändert werden muß, sieht
die weitere Ausgestaltung vor, daß die Auswerteelektronik einen vorwärts und rückwärts
zählenden Zähler umfaßt, der die Steuerimpulse von der Abtasteinrichtung in Abhängigkeit
von der Verstellrichtung des Schiebers als Vorwärts- oder Rückwärts-Zählimpulse
erhält. Der an der elektronischen Digital-Anzeigeeinrichtung angezeigte Meßwert
entspricht dann stets dem Stellweg des Schiebers und er wird entsprechend dessen
Vergrößerung bzw. Verkleinerung gleichsinnig mit verändert.
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damit der Maßstab auf der Maßstabschiene bei der Handhabung der neuen
Schieblehre nicht verschmutzt werden kann, ist nach einer Weiterbildung vorgesehen,
daß die Abtasteinrichtung in den Schieber eingebaut ist, daß der Schieber in einer
hülsenförmigen Abdeckung verstellbar ist, die die Maßstabschiene aufnimmt und mit
dieser verbunden ist, und daß der Meßschnabel des Schiebers abgedichtet in einem
Längsschlitz der Abdeckung geführt ist. Die Abdichtung kann dabei am einfachsten
dadurch erreicht werden, daß die Wandungen des Schlitzes in der Abdeckung mit Dichtlippen
versehen sind.
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Die Anbringung der Auswerteelektronik und der Digital-Anzeigeeinrichtung
läßt sich bei dieser Ausgestaltung so ausführen, daß mit dem Meßschnabel des Schiebers
ein Gehäuse fest verbunden ist, in dem die Auswerteelektronik untergebracht und
in dessen Oberseite das Anzeige feld mit der Digital-Anzeigeeinrichtung angeordnet
ist. Für die elektrische Verbindung der Auswerteelektronik mit der Abtasteinrichtung
ist vorgesehen, daß die Verbindungsleitung von der Auswerteelektronik zur Abtasteinrichtung
im Bereich des Meßschnabels des Schiebers und des mit Dichtlippen versehenen Schlitzes
der Abdeckung in den Innenraum der Abdeckung geführt ist.
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Die Erfindung wird anhand von verschiedenen, in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 eine Schieblehre mit elektronischer Digital-Anzeigeeinrichtung
und nachgeschalteter Auswerteelektronik im Schieber, bei der der Maßstab auf der
Vorderseite der Maßstabschiene angeordnet ist, Fig. 2 eine Schieblehre mit elektronischer
Digital-Anzeigeeinrichtung und nachgeschalteter Auswerteelektronik im Schieber,
bei der der Maßstab auf der Rückseite der Maßstabschiene angeordnet ist, Fig. 3
in Draufsicht eine Schieblehre nach der Erfindung mit abgedeckter Maßstab schiene
und Fig. 4 einen Querschnitt durch diese Schieblehre, entlang der Linie IV-IV der
Fig. 3.
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Die Schieblehre nach der Erfindung besteht, wie die Fig. 1 zeigt,
wie bekannte Schieblehren aus einer Maßstabschiene 10 mit dem Meßschnabel 11 und
dem Schieber 20 mit dem Meßschnabel 24.
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Die beiden Meßkanten 12 und 25 der Meßschnäbel 11 und 24 definieren
den Stellweg des Schiebers 20, wenn der zu messende Gegenstand zwischen diesen Meßkanten
12 und 25 eingeklemmt wird. Ffir die Messung von Innenmaßen sind die Meßschnäbel
13 und 26 mit ihren Außenmeßkanten 14 und 27 an der Maßstabschiene 10 und dem Schieber
20 angebracht.
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Die Maßstabschiene 10 weist auf der Vorderseite eine Vertiefung 15
auf, in der der Maßstab angeordnet ist. Dabei können die Teilungslinien des Maßstabes
16 direkt in die Maßstabschiene 10 eingraviert oder anderweitig aufgebracht werden.
Es kann jedoch auch eine getrennt hergestellte Maßstableiste 16 mit der Maßstabschiene
10 verbunden werden. Dies hat den Vorteil, daß die Maßstableiste 16 unabhängig von
der Schieblehre sehr genau hergestellt werden kann und daß diese optimal an die
verwendete optische Abtasteinrichtung angepaßt werden kann. Am Schieber 20 ist den
Meßschnäbeln 24 und 26 abgekehrt eine Abdeckleiste 30 angebracht, die den Maßstab
16 abdeckt. Es genügt, wenn diese Abdeckleiste 30 eine Handbreite über den Schieber
20 hinausreicht, so daß beim Fassen des Schiebers 20 mit einer schmutzigen Hand
der Maßstab 16 nicht verschmutzt wird. Die Abdeckleiste 30 kann jedoch auch als
Tiefenmeßleiste ausgebildet sein und so eine weitere Funktion der Schieblehre mit
übernehmen.
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In die Vorderseite des Schiebers 20 ist eine vierstellige elektronische
Digital-Anzeigeeinrichtung 22 eingebaut. Derartige elektronische Digital-Anzeigeeinrichtungen
sind handelsüblich und sind in sehr kleinen Abmessungen erhältlich. Das Anzeigefenster
21 des Schiebers 20 nimmt die Digital-Anzeigeeinrichtung 22 auf. Wie das Bezugszeichen
23 andeutet, kann neben der Digital-Anzeigeeinrichtung 22 in der Vorderseite zumindest
noch das optische Abtastelement der optischen Abtasteinrichtung untergebracht
werden,
das den Maßstab 16 abtastet. Wie das Bezugszeichen 28 erkennen läßt, können auf
der Rückseite des Schiebers 20 alle übrigen Bauteile der Abtasteinrichtung und der
Auswerteelektronik untergebracht werden. Außerdem kann der Schieber 20 in diesem
Bereich 28 auch eine Batterie, z.B.
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einen wieder aufladbaren Akkumulator, als Stromversorgungseinrichtung
aufnehmen. Der Schalter 29, der in den Schieber 20 eingebaut oder an den Schieber
20 angebaut ist, erlaubt die Ein- und Ausschaltung der optischen Abtasteinrichtung
mit ihrer nachgeschalteten Auswerteelektronik.
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Wie Fig. 1 zeigt, läßt sich bei dieser Unterbringung der Bauteile
die Schieblehre in bekannter Weise handhaben, wobei die Anzeigeeinrichtung stets
den Meßwert direkt anzeigt. Die Meßgenauigkeit wird dabei durch das Auflösungsvermögen
der optischen Abtasteinrichtung 23 in Verbindung mit dem Maßstab 16 bestimmt. Die
Auswertelogik umfaßt einen Zähler, der in beiden Richtungen gesteuert werden kann
und über seine Zählstellung direkt die Anzeigeeinrichtung 22 ansteuert. Die optische
Abtasteinrichtung 23 ist so ausgelegt, daß die Meßimpulse gleichzeitig auch die
Verstellrichtung des Schiebers 20 im Bezug auf den Maßstab 16 erkennen lassen und
in Abhängigkeit davon den Zähler vorwärts oder rückwärts schalten. Wichtig ist noch,
daß der Zähler bei der Ausgangsstellung der Meßschnäbel 11 und 24 seine Nullstellung
einnimmt. Dazu kann der Maßstab 16 eine entsprechende Nullmarkierung aufweisen,
die über ein zusätzliches Abtast- und Auswerteglied erfaßt und zur Nullstellung
des Zählers ausgenützt werden kann.
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Bei dem Ausführungsbeispiel einer Schieblehre nach Fig. 2 ist der
Maßstab 16 auf der Rückseite der Maßstabschiene 10 angeordnet. Dies hat den Vorteil,
daß auf der Vorderseite des
Schiebers 20 nur noch die elektronische
Digital-Anzeigeeinrichtung 22 im Anzeigefenster 21 untergebracht werden muß. Alle
übrigen Bauteile der optischen Abtasteinrichtung 23, der Auswerteelektronik 28 und
der Stromversorgungseinrichtung sind auf der Rückseite des Schiebers 20 angeordnet.
Über die Auslegung des Maßstabes 16 und seine Abdeckung mit einer Abdeckleiste gilt
sinngemäß, was bei der Schieblehre nach Fig. 1 erläutert wurde.
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Der Schieber 20 kann mit einem Steckanschluß 29 versehen sein, an
dem das mit einem Anschlußstecker 31 versehene Anschlußkabel 33 angeschlossen werden
kann. Ist im Schieber 20 eine Batterie untergebracht, dann kann über dieses Anschlußkabel
33 diese Batterie in bekannter Weise aufgeladen werden. Über das Anschlußkabel 33
kann jedoch auch die Abtasteinrichtung 23 mit der Auswerteelektronik 28 von einer
externen Stromversorgungseinrichtung gespeist werden.
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Für die optische Abtasteinrichtung 23 und die Ausgestaltung des Maßstabes
16 kann auf bekannte Einrichtungen zurückgegriffen werden, wie sie z.B. für Werkzeugmaschinensteuerungen
verwendet werden.
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Wie die Fig. 3 und 4 zeigen, kann der Maßstab 16 der Maßstab schiene
10 auch durch eine hülsenförmige Abdeckung 34 geschützt sein. Diese Abdeckung 34
ist mit dem Meßschnabel 11 der Maßstabschiene 10 fest verbunden, wie die Verbindungsstelle
38 erkennen läßt. Der Schieber 20 mit dem Meßschnabel 24 ist in dieser Abdeckung
34 verstellbar, wobei der Meßschnabel 24 über einen mit Dichtlippen 35 abgedichteten
Längsschlitz der Abdeckung 34 herausgeführt ist.
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Die Abtasteinrichtung 23 ist in den Schieber 20 eingebaut, so daß
sie direkt entlang des auf der Maßstabschiene 10 aufgebrachten Maßstabes 16 verstellt
werden kann.
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Mit dem Meßschnabel 24 des Schiebers 20 ist ein Gehäuse 36 fest verbunden,
wie die Verbindungsstelle 37 anzeigt. Dieses Gehäuse 36 nimmt die Auswerteelektronik
28 auf und auf der Oberseite des Gehäuses 36 ist in dem Anzeigefeld 21 die Digital-Anzeigeeinrichtung
22 eingesetzt.
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Da sich bei einer Verstellung des Schiebers 20 mit der Abtasteinrichtung
23 auch das Gehäuse 36 mit der Auswerteelektronik 28 verstellt, braucht nur die
Verbindungsleitung zwischen diesen beiden Baugruppen wie der Meßschnabel 24 des
Schiebers 20 aus der Abdeckung 34 herausgeführt werden. Dabei bietet sich gerade
dieser Bereich des Meßschnabels 24 an, der sowieso über den mit Dichtlippen 35 versehenen
Schlitz der Abdeckung 34 hindurchgeführt ist.
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