DE3202566A1

DE3202566A1 - Kontaktpunkt-messeinrichtung

Info

Publication number: DE3202566A1
Application number: DE19823202566
Authority: DE
Inventors: Teruo Kimoto; Satoshi Kawasaki Kanagawa Mizuno; Takeshi Nishimura; Yasuyuki Yamaguchi
Original assignee: Mitutoyo Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Mitutoyo Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1981-01-27
Filing date: 1982-01-27
Publication date: 1982-08-12
Also published as: GB2097127B; US4486891A; DE3202566C2; GB2097127A

Description

Dipl.-Phys. O. E. Weber ^y D-8000 München 71

Patentanwalt Hofbrunnstraße 47

zugelassener Vertreter beim Europäischen Patentamt

Representative before the European Patent Office

M 1328

Tolofon:	(089)7 9150 50
Telegramm:	monopolweber
	münchen
Telex:	05-212877

MITUTOYO MFG. CO. LTD. 5-33-7 Shiba, Minato, Tokyo Japan

Kontaktpunkt-Meßeinrichtung

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Die Erfindung betrifft eine Kontaktpunkfe-Meßeinrichtung, die mit einem Kontakt-Kodierer ausgestattet ist. Es ist grundsätzlich bekannt, den mechanischen Abstand oder Versatz von Meßelementen in Form digitaler elektrischer Signale zu erfassen. Entsprechende Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich bei verschiedenen Meßaufgaben, beispielsweise bei Längenmeßeinrichtungen, Positionierungsdetektoren oder bei ähnlichen Aufgaben. Die Meßeinrichtung zur Feststellung des mechanischen Abstandes oder Versatzes dieser Art ermittelt auf elektrischem Weg die Länge eines Meßobjektes als Verschiebung einer Meßskala oder dergleichen. Als Meßfühler sind elektromagnetische, elektrostatische, photoelektrische oder ähnliche andere Typen bekannt. Insbesondere ist die Verwendung eines photoelektrischen Wandlers in Verbindung mit einer Meßeinrichtung zur Messung eines mechanischen Abstandes weit verbreitet und wird praktisch bei Mikrometern, Schublehren, Koordinatenmeßeinrichtungen usw. angewandt. Eine vorteilhafte Anwendung ergibt sich dabei auf Grund der Möglichkeiten, mit solchen Meßfühlern eine Miniaturisierung und eine außerordentlich genaue Messung zu erreichen.

Die herkömmlichen Meßfühler und Meßeinrichtungen haben erhebliche Nachteile, weil sie verhältnismäßig teuer sind und einen verhältnismäßig großen Verbrauch an elektrischem Strom haben. Da kleine Längenmeßeinrichtungen neuerdings Batterien verwenden, um die Meßeinrichtungen zu betreiben, ist es erforderlich, daß die Einrichtung eine lange Lebensdauer hat und nur einen geringen elektrischen Strom verbraucht. Bei einer solchen Meßeinrichtung mit digitaler Anzeige wird die elektrische Funktion von C-MOS-Schaltungen übernommen, und diese Verarbeitungsschaltungen verbrauchen nur einen erstaunlich geringen Strom. Im Gegensatz dazu fließt in photoelektrischen Einrichtungen herkömmlicher Art, in Lichtsendern für eine photoelektrische Umwandlung, in lichtemittierenden Dioden beispielsweise ein großer elektrischer Strom, welcher den Gesamtverbrauch an elektrischem Strom vergrößert.

Außer den oben erwähnten, berührungsfreien oder kontaktlosen Kodierern ist ein Kontaktpünkt-Kodierer bekannt, welcher mit Hilfe von Kontaktpunkten digitale elektrische Signale aus einem Einschalt- und Ausschalt-Vorgang ermittelt. Der Kontaktpunkt-Kodierer hat den Vorteil, daß er einen einfachen Aufbau aufweist und elektrisch einen mechanischen Versatz ermitteln kann. Ein solches Gerät läßt sich praktisch auf bestimmten Anwendungsgebieten einsetzen. Es wird jedoch auf solchen Gebieten als Positionierungseinrichtung oder als Drehpositionsfühler bei größeren Antriebseinrichtungen verwendet, bei denen keine besondere Genauigkeit erforderlich ist, und die Anwendung der Kontaktpunkt-Einrichtung wird nicht auf solchen Gebieten in Betracht gezogen, insbesondere nicht bei Längenmeßeinrichtungen, bei denen ein kleines und zugleich genaues Gerät benötigt wird. Mit anderen Worten, die Kontaktpunkt-Einrichtung der eingangs erwähnten Art ist von geringer Zuverlässigkeit und hat die grundlegenden Nachteile, daß die Kontaktverhältnisse außerordentlich instabil sind und beim Langzeit-Gebrauch die Kontaktverhältnisse leicht verändert werden können. Deshalb ist es nicht möglich, Längenmeßgeräte usw. mit einem Kontaktpunkt-Kodierer auszustatten, bei denen ein nicht einwandfreier Kontakt direkt zu einem Fehler führt.

Andererseits weist der Kontaktpunkt-Kodierer die Vorteile auf, daß mit Hilfe einer angelegten Spannung ein mechanischer Abstand, Versatz oder dergleichen in digitale elektrische Impulse umgewandelt werden kann und daß grundsätzlich kein elektrischer Stromverbrauch erforderlich ist. Diese Vorteile lassen sich bei kleinen Meßgeräten anwenden, welche nur wenig elektrischen Strom verbrauchen und von Batterien betrieben werden, und zwar durch eine Kombination von spannungsgesteuerten Elementen, beispielsweise von C-MOS-Transistoren.

Es ist als vorteilhaft anzusehen, daß die Meßeinrichtung einen Kontaktpunkt-Kodierer, eine Zählerschaltung, welche aus C-MOS- · Transistoren und integrierten Schaltungen gebildet ist, um

Spannungsimpulse des Kontaktpunkt-Kodierers zu zählen und eine Anzeigeeinrichtung für den Meßwert aufweist, welche unter Verwendung von FlüssigkristalLen arbeitet, um den Zählwert des Zählers als Meßwert darzustellen. Der Aufbau der oben beschriebenen Meßeinrichtung kann ein Meßgerät von geringem Preis und mit geringem Stromverbrauch liefern.

Da jedoch spannungsgesteuerten Elemente der C-MOS-Transistoren und der integrierten Schaltungen nicht, für Hochgeschwindigkeitsbetrieb geeignet sind, ist es bei einer Ausbildung der Meßeinrichtung gemäß der obigen Beschreibung nicht möglich, daß die Meßeinrichtung rasch bewegten Meßelementen folgen kann, und es tritt daher bei dem in der Anzeigeeinrichtung angezeigten Meßwert ein Fehler auf, wenn Hochfrequenz-Signale von dem Kontaktpunkt-Kodierer als Meßsignale geliefert werden. Deshalb ist die Meßeinrichtung mit einem oben beschriebenen Aufbau im praktischen Gebrauch als außerordentlich nachteilig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs näher genannten Art zu schaffen, welche auch bei einer Bewegung der Meßelemente mit besonders hoher Geschwindigkeit mit hoher Zuverlässigkeit fehlerfrei arbeitet.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß Meßkontaktpunkte vorgesehen sind, welche aus Grobmeßkontaktpunkten, die in einem vorgegebenen Abstand voneinander angeordnet sind, und aus Feinmeßkontaktpunkten bestehen, welche den Abstand zwischen den Grobmeßkontaktpunkten mit einer vorgegebenen Teilung unterteilen, daß weiterhin eine Zählschaltung vorhanden ist, die einen Grobzähler auiweist, welcher die Grobmeßsignale zählt, welche von den Grobmeßkontaktpunkten geliefert werden, und welcher einen Feinzähler aufweist, welcher die Feinmeßsignale zählt, die von den Feinmeßkontaktpunkten geliefert werden wobei der Zähler durch die Grobmeßsignale zurückgestellt werden kann, und daß eine Anzeigeeinrichtung für Meßwerte vor-

gesehen ist, die einen Anzeigeteil für Ziffern mit höherer
Wertigkeit aufweist, in welchem der Zählerwert des Grobzählers in Form von Ziffern mit höherer Wertigkeit angezeigt wird, und welche einen Anzeigeteil aufweist, in welchem der Zählwert des Feinzählers in Form von Ziffern mit niedriger Wertigkeit angezeigt wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen
des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den Unteransprüchen

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen:

Fig. 1 den Aufbau einer ersten bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes,

Fig. 2 Wellenform-Diagramme von Meßsignalen 100 gemäß der in der Fig. 1 dargestelltem Ausführungsform,

Fig. 3 den Aufbau einer zweiten bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes,

Fig. 4 den Aufbau einer dritten bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes,

Fig. 5 ein Wellenformdiagramm des Meßsignals gemäß der in der Fig. 4 veranschaulichton Ausführungsform,

Fig. 6 den Aufbau einer vierten bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes,

Fig. 7 das Prinzip der in der Fig. 6 veranschaulichten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes,

Fig. 8 ein Wellenformdiagramm des Ausgangssignals der in der Fig. 6 veranschaulichten Einrichtung,

Fig. 9 den Aufbau einer fünften bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes,

Fig. 10, 11, 12 und 13 den Aufbau einer sechsten bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes,

Fig. 14 den Aufbau einer siebten bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes und

Fig. 15 eine bevorzugte Ausführungsform der Schleifkontakte.

In der Fig. 1 der Zeichnung ist eine erste bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Gemäß der Zeichnung weist die Ausführungsform folgende Teile auf: Einen Kodierer mit Kontaktpunkten, welcher impulsförmige Meßsignale 100 in Abhängigkeit von der Meßgröße liefert, eine Zählschaltung 12, welche die Anzahlen der Impulse der Meßsignale 100 zählt, und eine Anzeigeeinrichtung 14 für den Meßwert, welche die Meßgröße in digitaler Form darstellt, und zwar auf der Basis des von der Zählschaltung 12 gezählten Wertes.

In dem Kontaktpunkt-Kodierer 10 bestehen die Meßkontaktpunkte aus einem Leiter, welcher auf der festen Kontaktpunktbasis 10 ausgebildet ist. Die Meßkontaktpunkte sind in regelmäßiger Folge in der Richtung A-B angeordnet, und jeder der Kontaktpunkte ist durch eine leitende Platte 18 mit einem gemeinsamen Anschluß versehen. Die leitende Platte 18 besteht aus einem Leiter, der auf der Kontaktpunktbasis 16 ausgebildet und entlang der Richtung A-B angeordnet ist. Die Meßkontaktpunkte bestehen aus Grobmeßkontaktpunkten 20-1, 20-2« 20-3 ..., welche nach Art von Klaviertasten ausgebildet sind und welche in regelmäßiger Folge und auf entsprechendem Abstand angeordnet sind, sowie aus Feinmeßkontaktpunkten 22-1, 22-2, 22-3 ..., welche ebenfalls wie Klaviertasten ausgebildet sind und welche den Grobmeßkontaktpunkt 20 in bestimmten Abständen unterteilen. Die Grobmeßkontaktpunkte 20-1. 20-2, 20-3 ... und die Feinmeßkontaktpunkte 22-1. 22-2, 22-3.... erstrecken sich in ihrer Längsausdehnung quer zu der Richtung A-B, und zwar von der leitenden Pla/tte 18 aus nach rechts in der Zeichnung. Die Grobmeßkontaktpunkte 20-1, 20-2, 20-3,... erstrecken sich weiter als die Feinmeßkontaktpunkte 22-1, 22-2, 22-3,... Darauf sind eine erste Bürste 24a und eine zweite Bürste 24b angeordnet, die beide entlang der Richtung A-B in konstanter Anordnung gemeinsam mit der Bewegung von nicht dargestellten Meßelementen bewegbar sind. Die erste Bürste 24a kann über die Grobmeßkontaktpunkte 20 gleiten, und die zweite Bürste 24b kann sowohl über die Grobmeßkontaktpunkte 20 als auch über die Feinmeßkontaktpunkte 22 gleiten. Die Grobmeßkontaktpunkte 20 und die Feinmeßkontaktpunkte 22 sind gemeinsam

über die leitende Platte 18 mit einer Batterie 26 verbunden. Die Meßsignale 100 bestehen aus einem Grobmeßsignal 100a und aus einem Feinmeßsignal 100b. Das Grobmeßsignal 100a wird von der ersten Bürste 24a geliefert, und das Feinmeßsignal 100b wird von der zweiten Bürste 24b geliefert, und zwar jeweils an die Zählschaltung 12.

Das Grobmeßsignal 100a, welches an den Zähler 12 geliefert wird, wird an einen Zähleingang eines ersten Zählers 30a geführt und weiterhin an einen Rückstelleingang eines zweiten Zählers. 30b. Das Feinmeßsignal 100b wird an einen Zähleingang des zweiten Zählers 30b geführt. Die Zähler 30a und 30b sind aus C-MOS-Transistoren, integrierten Schaltungen usw. aufgebaut.

Jeder der Zählwerte 102a und 102b von jedem der Zähler 30a und 30b wird einer Anzeigeeinrichtung 14 zugeführt. Der Zählwert 102a von Zähler 30a wird einer Anzeigeeinrichtung 32a (Flüssigkristall) für eine Zahl mit höherem Stellenwert zugeführt, welche die Zahlen oder Ziffern mit höherem Stellenwert anzeigt. Der Zählwert 102b von dem Zähler 30b wird einer Anzeigeeinrichtung 32b (Flüssigkristall) für eine Zahl mit niedrigerem Stellenwert zugeführt, welche die Zahlen oder Ziffern des Meßwertes mit dem niedrigeren Stellenwert anzeigt.

Die erste bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes, welche gemäß der obigen Beschreibung aufgebaut ist, arbeitet nach der folgenden Funktionsbeschreibung.

Wenn der gemessene Wert derjenigen Größe verändert wird, welche dem Meßwert entspricht, werden die Bürsten 24a und 24b in entsprechender Weise gleichzeitig an den Meßkontaktpunkten entlanggeführt. Folglich werden das Grobmeßsignal 100a und das Feinmeßsignal 100b gemäß Fig. 2 den Zählern 30a bzw. 30b zugeführt, um gezählt zu werden. Der Zähler 30b wird zurückgestellt, sobald das Grobmeßsignal 100a seinen Impuls erzeugt. Die Anzeigeeinrichtung 32a für Ziffern mit höherem Stellenwert und die Anzeigeeinrichtung 32b für Ziffern mit geringerem Stellenwert

zeigen diese Ziffern mit Hilfe der jeweiligen Meßwerte digital an, so daß eine Bedienungsperson diese Zahlen oder Ziffern lesen kann.

Wenn sich die Meßelemente schneller bewegen, ist es nicht möglich, das Feinmeßsignal 100b zu zählen, weil die Impulsintervalle des Feinmeßsignals 100b kürzer werden. In diesem Falle sind jedoch die Impulsintervalle des Grobmeßsignals 100a nicht so viel kürzer, daß der Zählvorgang im Zähler 30a nicht ablaufen könnte, so daß weiter gezählt werden kann. Es wird dann in der Anzeigeeinrichtung 32a der Meßwert mit seinen Ziffern mit höherem Stellenwert angezeigt. Unmittelbar bevor die Meßelemente mit ihrer Bewegung aufhören, wird es möglich, das Feinmeßsignal 100b im Zähler 30b zu zählen, und die Ziffern mit niedrigerem Stellenwert des Meßwertes können mit entsprechender Genauigkeit angezeigt werden, wenn die Meßelemente im Begriff sind, mit der Bewegung aufzuhören.

Gemäß der obigen Beschreibung kann bei der beschriebenen Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes der Meßwert ohne Fehler angezeigt werden, wenn die Meßelemente schneller bewegt werden.

In der Fig. 3 ist eine zweite bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt, wobei entsprechende Bezugszeichen entsprechende Elemente wie in der Fig. 1 bezeichnen und nicht nochmals beschrieben werden.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 3 zeichnet sich dadurch aus, daß die Kontaktpunktbasis 16 zylindrisch ausgebildet ist.

Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß die Kontaktpuntbasis 16 kleiner gestaltet werden kann und daß die Grobmeßkontaktpunkte 20 sowie die Feinmeßkontaktpunkte 22 von Bürsten 24a und 24b kontaktiert oder berührt werden können, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind, und zwar mit einem konstanten Druck. Die Grobmeßkontaktpunkte 20 und die Feinmeßkontaktpunkte 22 können auf der äußeren Oberfläche der Kontaktpunktbasis 16 angeordnet sein, und die Kontaktpunktbasis 16 kann in diesem

Fall als massive Säule oder Walze ausgebildet sein.

In der Fig. 4 ist eine dritte bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt, wobei mit gleichen Bezugszeichen entsprechend gleiche Hauelemente bezeichnet sind, die oben bereits beschrieben wurden.

Diese Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß die Grobmeßkontaktpunkte 20 und die Feinmeßkontaktpunkte 22 jeweils mit der leitenden Platte 18 über Widerstandsplatten 34 und 36 verbunden sind, von denen jede einen anderen Widerstandswert aufweist. Weiterhin zeichnet sich diese Ausführungsform dadurch aus, daß die Grobmeßkontaktpunkte 20 und die Feinmeßkontaktpunkte 22 in derselben Länge angeordnet sind, so daß die eine Bürste über die Endpunkte der Grobmeßkontaktpunkte 20 und über die Feinmeßkontaktpunkte 22 hinweggleiten kann. Das Meßsignal 100 wird einer Meßsignal-Auswahlschaltung 38 zugeführt, welche in der Zählschaltung 12 vorgesehen ist und welche das Grobmeßsignal 100a und das Feinmeßsignal 100b auswählt, und zwar auf der Basis der Spannungsdifferenz zwischen dem Meßsignal 100 und dem Ausgangssignal der Zähler 30a und 30b.

Die gemäß der obigen Beschreibung aufgebaute Ausführungsform gemäß Fig. 4 arbeitet folgendermaßen:

Bei dieser Ausführungsform ist der Widerstandswert der Widerstände 34 größer als derjenige der Widerstände 36, und das in der Fig. 5 dargestellte Meßsignal wird der Meßsignal-Auswahlschaltung 38 zugeführt, wenn die Meßelemente entlanggeführt werden. Die Signal-Auswahlschaltung 38 liefert am Ausgang das Grobmeßsignal 100a, wenn das Meßsignal V. wird, und das Feinmeßsignal 100b, wenn das gemessene Signal 100 V- wird. Folglich können das Grobmeßsignal 100a und das Feinmeßsignal 100b dem Zähler 30a bzw. 30b jeweils in der Weise zugeführt werden, wie es oben anhand der Fig. 2 beschrieben wurde.

Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß ein Bürstensatz 24 es erleichtern kann, einen Kontaktpunktkodierer 10 herzustellen.

Gemäß der obigen Beschreibung kann nach der Erfindung eine Kontaktpunkt-Meßeinrichtung erreicht werden, ohne daß ein Meßfehler auftritt, wenn die Meßelemente mit größerer Geschwindigkeit entlangbewegt werden.

Gemäß der Erfindung sieht eine bevorzugte Ausführungsform vor, daß eine andere Bürste als die Bürste 24 bei der oben beschriebenen Ausführungsform verwendet wird, welche in einer Anordnung verwendet wird, welche dieselbe Phase wie die Bürste 24 aufweist, um in Bezug auf die gemessenen Signale keine Fehlerimpulse zu erzeugen. Weiterhin ist vorzugsweise vorgesehen, daß eine andere Bürste als die Bürste 24 in einer Anordnung vorhanden ist, welche eine gegenüber der Bürste 24 unterschiedliche Phasenlage hat, um die Bewegungsrichtung der Meßelemente zu unterscheiden.

Gemäß der oben beschriebenen zweiten bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes kann die Kontaktpunktbasis als Zylinder, Säule oder Walze ausgebildet sein, und diejenigen Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes, welche eine Kontaktpunktbasis dieser Art verwenden, werden nachfolgend beschrieben. Bei den folgenden Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes werden die Grobmeß-Kontaktpunkte und die Feinmeß-Kontaktpunkte nicht unterschieden, sondern einfach als Gleitkontaktpunkte oder Schleifkontaktpunkte bezeichnet.

In der Fig. 6 wird die vierte bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes beschrieben.

Bei dieser Ausführungsform besteht die Kontaktpunktbasis 210 aus einer massiven Walze, die als Isolator ausgebildet ist. Diese Walze ist gemeinsam mit der Bewegung oder der Rotation der Meßelemente, die nicht dargestellt sind, drehbar angeordnet.

Jeder der Schleifkontaktpunkte, die in zwei Gruppen 212 und unterteilt und entlang der axialen Richtung angeordnet sind, ist derart auf der Walze angeordnet, daß die Schleifkontaktpunkte äquidistant auf der Oberfläche der Kontaktpunktbasis 210 in Umfangsrichtung verteilt sind, wobei die längere Seite der Schleifkontakt, wobei die längere Seite der Schleifkontaktpunkte parallel zu der Achse P verläuft. Jeder der Schleifkontaktpunkte ist an seinen beiden Enden durch Kurzschlußringe 212a, 212b, 214a bzw. 214b kurzgeschlossen. Die Kurzschlußringe 212b und 214b sind über die Bürsten 224a und 2 26a mit den Klemmen 224 und 226 verbunden. Die Bürsten 216 und 218 werden auf die Schleifkontaktpunkte 212 und 214 über eine Halterung 228 mit einem bestimmten Druck aufgedrückt. Die Spannung einer Batterie 222 wird den Bürsten 216 und 218 über die Halterung 228 und einen Widerstand 220 zugeführt.

Die Fig. 7 beschreibt die in der Fig. 6 dargestellte Einrichtung noch näher, und gleiche. Bezugszeichen bezeichnen gleiche Bauelemente wie in der Fig. 6. Gemäß der Fig. 7 ist jeder der Schleifkontaktpunkte 212 und 214 an einer Stelle angeordnet, so daß er eine unterschiedliche Phasenlage hat, und er kann in der Richtung A-B unter Beibehaltung dieser Phasenbeziehung bewegt werden, wobei die Meßelemente bewegt werden.

Wenn bei dieser Ausführungsform die Meßelemente in einer bestimmten Richtung bewegt werden, dreht sich die Kontaktpunktbasis 210, so daß der Kontakt der Bürsten 216 und 218 mit jedem der Schleifkontaktpunkte 212 bzw. 214 fortlaufend eingeschaltet bzw. ausgeschaltet wird. Folglich erscheint ein Rechteck-Spannungssignal, welches gemäß der Darstellung in der Fig. 8 an den Klemmen 224 und 226 eine unterschiedliche Phasenlage hat. Wenn die relative Phasenlage jedes Schleifkontaktpunktes festgelegt ist, können an den Klemmen 224 und 226 zwei Rechteck-Wellensignale erhalten werden, und zwar mit einer Phasendifferenz von 90 Grad, wie es in der Fig. 8 dargestellt ist. Die Verwendung

beider Signale erhöht die Meßgenauigkeit und das Auflösungsvermögen der Messung, und es wird außerdem die Bewegungsrichtung der Meßelemente unterschieden.

Bei dieser Ausführungsform sind die Schleifkontaktpunkte in einer regelmäßigen Folge auf dem Umfang der walzenförmigen Kontaktpunktbasis 210 verteilt, wobei die längere Seite parallel zu der Achse P verläuft. Es ist technisch einfach, die Schleifkontaktpunkte auf festen und konstanten Abständen anzuordnen, wie es oben beschrieben wurde, und deshalb kann die Anzahl der Schleifkontaktpunkte außerordentlich leicht vergrößert werden. Folglich kann die Meßeinrichtung, welche die Anordnung gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes verwendet, von geringer Größe sein und kann leicht bedient und betrieben werden. Wenn gemäß der Darstellung in der Fig. 6 die Schleifkontaktpunkte 212 und 214 getrennt in Bezug auf die axiale Richtung ausgebildet sind, wächst der Durchmesser der Kontaktpunktbasis 210 nicht. Wenn somit diese Ausführungsform in Mikrometern verwendet wird, so wird ein Spindeldurchgangsteil nicht konvex, und es lassen sich Mikrometer herstellen, die mit einer Hand zu betätigen sind. Zusätzlich zu den obigen Ausführungen ist zu berücksichtigen, daß im Falle der Anordnung des Dreh-Kodierers in Mikrometern eine parallele, senkrechte und koaxiale Anordnung in Bezug auf die Spindeln usw. mit Sicherheit gewährleistet sein muß. Bei dem gemäß der Erfindung ausgebildeten Walzenkodierer jedoch ist nur eine koaxiale Anordnung erforderlich, und es werden die Herstellung, der Zusammenbau und die Justierung der Bauteile erheblich vereinfacht. Außerdem ist ersichtlich, daß bei der erfindungsgemäßen Anordnung der Zusammenbau und die gesamte Fertigung vereinfacht werden, da die lediglich erforderliche koaxiale Anordnung unter den drei oben genannten Bedingungen am einfachsten zu erfüllen ist.

Weiterhin ist es technisch auch einfach, walzenförmige oder säulenförmige Bauteile mit einem perfekten Kreisquerschnitt

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herzustellen und mit hoher Zuverlässigkeit die Mittelasche festzustellen. Bei der in der Fig. 6 veranschaulichten bevorzugten Ausführungsform sind der perfekte Kreisquerschnitt und die genaue Mittelachse der walzenförmigen Kontaktpunktbasis 210 leicht zu erreichen. Folglich haben bei der in der Fig. 6 dargestellten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes die Schleifkontaktpunkte 212 und :!14 gegenüber den Bürsten 216 und 218 keine Neigung, und der Kontaktdruck wird stets zwischen den Schleifkontaktpunkten 212 und 214 einerseits und den Bürsten 216 und 218 andererseits konstant gehalten. Folglich verursacht die hier beschriebene Ausführungsform kein Rauschen in dem rechteckförmigen Wellensignal und die Meßergebnisse der Meßeinrichtung erzeugen keinen Fehler.

In der Fig. 9 ist eine fünfte bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile wie in der Fig. 6 bezeichnen.

Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß als Kontaktpunktbasis 210 eine Hohlwalze verwendet wird.

Diese Ausführungsform hat auch den Vorteil, daß das Trägheitsmoment der Kontaktpunktwalze 210 klein ist und daß die Schleifkontaktpunkte innerhalb oder außerhalb der Kontaktpunktbasis 210 angeordnet sein können.

Die Figuren 10, 11, 12 und 13 zeigen eine sechste bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes, wobei gleiche Bezugszeichen entsprechend gleiche Bauteile wie in der Fig. 6 bezeichnen.

Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß ein proportionaler Kontaktdruck zwischen jeder Bürste und den Schleifkontaktpunkten besteht, und zwar für den Fall, daß eine Mehrzahl von Bürsten verwendet werden.

Gemäß dor Darstellung in der Zeichnung wird als Kontaktpunktbasis 2Ί0 eine Hohlwalze verwendet, und die Schleifkontaktpunkte sind auf der Innenseite des Umfangs der Kontaktpunktbasis 210 angeordnet. Die Kontaktpunktbasis 210 ist auf einer Grundplatte befestigt, die nicht dargestellt ist, und eine Anzahl von gleich ausgebildeten Bürsten 230, 232 drehen sich geraeinsam mit den Meßelementen, wobei fortlaufend und abwechselnd der Kontakt mit den Schleifkontaktpunkten eingeschaltet bzw. ausgeschaltet wi rd.

Gemäß der Darstellung in der Fig. 11 ist jede der Bürsten 230, die in dieser Ausführungsform verwendet werden, an einer Trägerwelle 236 befestigt, die ihrerseits an einer drehbaren Welle angebracht ist, und zwar koaxial zur Achse P der drehbaren Welle 234, welche bei der Bewegung der Meßelemente rotiert. Auf der Seite der Trägerwelle 236 ist eine Nut 238 angebracht. Die Bürsten 230 sind in der Nut mit Hilfe von Federn 240 und 242 bewegbar gehalten, und die Federn sind auf der Trägerwelle 236 abgestützt. Die Trägerwelle 236 ist als Leite;r ausgebildet, und ein Leitungsdraht 244 ist zwischen der Trägerwelle 236 und den Bürsten 230 angeordnet. Ein Widerstand 220 und eine Batterie 222 sind mit der Trägerwelle 236 verbunden, und zwar in derselben Weise wie bei der anhand der Fig. 6 beschriebenen Ausführungsform. Die · Kontaktfläche der Bürsten 230 und 232 mit den Schleifkontaktpunkten ist wie ein Kreisbogen ausgebildet, entsprechend der inneren Oberfläche der walzenförmigen Kontaktpunktbasis 10.

Die Bürsten 230 werden schwach auf die Gl οitkoniaktpunkte gedrückt, wenn die Trä^erweI1 ο 236 angohallon wird, und sie werden durch die Zentrifugalkraft allmählich fest auf die Schleifkontaktpunkte gedrückt, wenn die Rotationsgeschwindigkeit der Trägerwelle 236 zunimmt. Folglich können die Bürsten 230 mit demselben Druck wie andere Bürsten 232, die in derselben Weise angeordnet sind, auf die Schleifkontaktpunkte gedrückt und mit den Schleifkontaktpunkten in Berührung oder Kontakt gebracht werden. Die Bürsten 230 und 232 sind an der Stelle angeordnet,

welche entlang dem Umfang um die Achse P denselben Winkel haben, da die Schleifkontaktpunkte zu der Richtung der Achse P an Stellen mit unterschiedlicher Phasenlage angeordnet sind. Folglich können die Rechteckwellensignale geliefert werden, welche verschiedene Phasen haben.

In der Fig. 14 ist eine siebte bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile wie in der Fig. 12 bezeichnen.

In der Fig. 14 wird ein Fall veranschaulicht, bei welchem es schwierig ist, eine Mehrzahl von Schleifkontaktpunkten mit verschiedenen Phasenlagen auf der Innenseite der Umfangsflache der Kontaktpunktbasis 210 anzuordnen, wie es bei der sechsten Ausführungsform der Fall ist.

In der Fig. 14 ist die Kontaktpunktbasis 210 nicht dargestellt. Auf der Innenseite der Umfangsflache der Kontaktpunktbasis sind zwei Gruppen von Schleifkontaktpunkten mit gleicher Phasenlage angeordnet. Diesen zwei Gruppen von Schleifkontaktpunkten auf der Innenseite des Umfangs der Kontaktpunktbasis 210 sind Bürsten 230 und 232 zugeordnet, die an unterschiedlichen Winkelpositionen auf dem Umfang zur Achse P angeordnet sind und einen Kontakt mit den Schleifkontaktpunkten herstellen.

Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß im Falle der Verwendung einer Mehrzahl von Schleifkontaktpunkten, die auf der Innenseite des Umfangs der Kontaktpunktbasis 210 angeordnet sind, jede der Schleifkontaktpunktgruppen dieselbe Phase bekommt und leicht positioniert werden kann.

Gemäß der obigen Beschreibung kann nach der Erfindung der Durchmesser der Kontaktpunktbasis auf ein Minimum gebracht werden, so daß eine besonders kleine Meßeinrichtung erreicht wird. Weiterhin enthalten die Meßergebnisse keinen Fehler, da die Schleifkontaktpunkte und die Bürsten mit einem konstanten Druck gegeneinander gedrückt und damit in Kontakt gebracht werden können.

Weiterhin ist es gomiiß der Erfindung im Falle der Verwendung einer Hohlwalze als Kontaktpunktbasis vorteilhaft, diese Anordnung zusammen mit schnell bewegten Meßelementen zu verwenden. Die Bürsten können auf der Innenseite und auf der Außenseite des Umfangs der Kontaktpunktbasis angeordnet sein.

Wenn die Kontaktpunktbasis hohl ist und feststeht und die Bürsten gedreht werden, kann der Druck zwischen den Bürsten und den Schleifkontaktpunkten proportional eingestellt werden. In diesem Fall kann jeder der Schleifkontaktpunkte leicht auch für den Fall ordnungsgemäß positioniert werden, daß die Bürsten auf einer unterschiedlichen Winkelposition zu der axialen Richtung der Kontaktpunktbasis angeordnet sind, da jede der Schleifkontaktpunktgruppen in derselben Phasenlage positioniert werden kann.

Wenn gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes eine Hohlwalze als Kontaktpunktbasis verwendet wird, wobei die Schleifkontaktpunkte auf der Innenseite und auf der Außenseite des Umfanges der Kontaktpunktbasis angeordnet sein können und die Installation der Bürsten abwechselnd einen Kontakt bei derselben Phase einschaltet und ausschaltet, können auch nicht sauber ausgebildete Rechteckwellen-Ausgangssignale ordnungsgemäß verarbeitet werden. Weiterhin ist es im Hinblick auf die Verarbeitung von Rechtecksignalen, die nicht exakt ausgebildet sind, von Vorteil, daß die Bürsten derart angeordnet sind, daß der Kontakt bei verschieden positionierten Schleifkontaktpunkten bei derselben Phasenlage eingeschaltet und ausgeschaltet wird.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist außerordentlich einfach herzustellen.

Kino Massenproduktion der Kontaktpunktbasis kann vorzugsweise dadurch erfolgen, daß walzenförmige Werkstücke mit einem vorgegebenen Durchmesser in bestimmten Abständen abgeschnitten werden, und auch der Zusammenbau ist leicht auszuführen,

und zwar in der Weise, daß sich kürzere Fertigungszeiten ergeben.

Da für alle Bürsten dasselbe Material verwendet werden kann, eignet sich der Erfindungsgegenstand besonders gut für eine Massenproduktion.

Weiterhin können die Schleifkontaktpunkte in der Weise hergestellt werden, daß die leitenden Schichten 248 vorab als dünne Schicht oder Film 246 mit Hilfe eines Niederschlags ausgebildet werden. Nachdem die dünnen Schichten oder Filme in bestimmte Größen zugeschnitten sind, könnnen sie auf dem Umfang der Kontaktpunktbasis aufgeklebt werden, wodurch die Fertigung wesentlich vereinfacht wird. Die Einrichtung kann mit der erforderlichen Genauigkeit unter Beachtung des Unterschiedes im Druchmesser der Kontaktpunktbasis leicht hergestellt werden, und zwar in der Weise, daß der Abstand der leitenden Schichten in der Fig. 14 auf ein Minimum gebracht wird, um auf den Umfang der Kontaktpunktbasis aufgebracht oder aufgeklebt zu werden, welche einen anderen Durchmesser hat.

Gemäß der Erfindung kann ein Kontaktpunkt-Kodierer für eine Meßeinrichtung mit besonders geringen Abmessungen hergestellt werden, und es kann gemäß der Erfindung weiterhin der Druck zwischen den Bürsten und den Schleifkontaktpunkten konstant gehalten werden. Schließlich ist der Erfindungsgegenstand im Hinblick auf eine wirtschaftliche Fertigung besonders günstig ausgebildet.

Claims

Patentansprüche

/ 1./Kontaktpunkt-Meßeinrichtung mit einem Kontaktpunkt-Kodierer, welcher Meßkontaktpunkte aufweist, die in einer regelmäßigen Folge in einer vorgebbaren Richtung angeordnet sind, und welcher Bürsten aufweist, welche entsprechend der Bewegung der bewegbaren Elemente in Bezug auf die Meßkontaktpunkte bewegbar angeordnet sind, so daß bei der Bewegung ein Kontakt mit den Meßkontaktpunkten abwechselnd eingeschaltet und ausgeschaltet wird, wobei impulsförmige Meßsignale gemäß einer Meßgröße geliefert werden, mit einer Zählschaltung, welche die Anzahl der Impulse der Meßsignale zählt, und mit einer Anzeigeeinrichtung für Meßwerte, welche die Meßgröße entsprechend dem im Zähler gezählten Wert digital anzeigt, dadurch gekennzeichnet, daß Meßkontaktpunkte vorgesehen sind, welche aus Grobmeßkontaktpunkten, die in einem vorgegebenen Abstand voneinander angeordnet sind, und aus Feinmeßkontaktpunkten bestehen, welche den Abstand zwischen den Grobmeßkontaktpunkten mit einer vorgegebenen Teilung unterteilen, daß weiterhin eine Zählschaltung vorhanden ist, die einen Grobzähler aufweist, welcher die Grobmeßsignale zählt, welche von den Grobmeßkontaktpunkten geliefert werden, und welcher einen Feinzähler aufweist, welcher die Feinmeßsignale zählt, die von den Feinmeßkontaktpunkten geliefert werden,wobei der Zähler durch die Grobmeßsignale zurückgestellt werden kann, und daß eine Anzeigeeinrichtung für Meßwerte vorgesehen ist, ■ die einen Anzeigeteil für Ziffern mit höherer Wertigkeit aufweist, in welchem der Zählerwert des Grobzählers in Form von Ziffern mit höherer Wertigkeit angezeigt wird, und welche einen Anzeigeteil aufweist, in welchem der Zählwert des Feinzählers in Form von Ziffern mit niedriger Wertigkeit angezeigt wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Widerstände vorgesehen sind, welche verschiedene Widerstandswerte aufweisen und mit den Grobmeßkontaktpunkten sowie mit den Feinmeßkontaktpunkten verbunden sind, und daß die Zählschaltung eine Meßsignal-Auswahlschaltung aufweist, welche Grobmeßsignale und Feinmeßsignale auswählt und entsprechend der Spannungsdifferenz der Meßsignale herausgreift.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine walzenförmige Kontaktpunktbasis vorgesehen ist, welche Schleifkontaktpunkte aufweist, die auf und entlang der Umfangsflache in einer regelmäßigen Folge und auf vorgebbaren Abständen angeordnet sind, daß weiterhin Bürsten vorhanden sind, welche entlang der Umfangsrichtung in Bezug auf die Kontaktpunktbasis bewegbar sind, wobei ein Kontakt mit den Schleifkontaktpunkten abwechselnd eingeschaltet und ausgeschaltet wird und wobei die Bewegung zusammen mit der Bewegung der Meßelemente erfolgt.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktpunktbasis massiv oder hohl ausgebildet ist und die Schleifkontaktpunkte auf der Außenumfangsfläche der Kontaktpunktbasis angeordnet sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktpunktbasis hohl ausgebildet ist und die Schleifkontaktpunkte entlang der inneren Oberfläche der Kontaktpunktbasis angeordnet sind.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bürsten über Federn gehalten werden, die auf einer Welle abgestützt sind, welche mit der Bewegung der Meßelemente bewegbar, und zwar drehbar angeordnet ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktpunktbasis hohl ausgebildet ist und daß die Schleifkontaktpunkte sowohl auf der inneren als auch auf der äußeren Oberfläche der Kontaktpunktbasis angeordnet sind.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch g e kennzeichnet, daß die Schleifkontaktpunktgruppen in einer Mehrzahl von Reihen zu der axialen Richtung der Kontaktpunktbasis angeordnet sind und daß die Bürsten jeder Schleifkontaktpunktgruppe zugeordnet sind, um das Einschalten und das Ausschalten der Schleifkontaktpunktgruppen gleichzeitig ausführen zu können.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Bürsten derart angeordnet sind, daß die verschiedenen Schleifkontaktpunkte mit derselben Phasenlage eingeschaltet und ausgeschaltet werden.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Bürsten derart angeordnet sind, daß die verschiedenen Schleifkontaktpunkte bei unterschiedlichen Phasenlagen eingeschaltet und ausgeschaltet werden.