DE3638569C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Meßuhr nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige Meßuhr ist aus der DE-US 26 24 519 in Form einer mechanischen Vorrichtung zum Übertragen von Meßstrecken auf elektronische Anzeige bekannt, die jedoch lediglich eine Digitalanzeige aufweist. Hierbei wird die zur Messung erforderliche mechanische Bewegung der Meßpinole mittels entsprechender Wandlereinrichtungen auf elektrisch/elektronischem Wege in ein Signal zur Erzielung einer digitalen Anzeige gewandelt.

Im allgemeinen werden derartige elektronische Meßuhren, von denen die DE-US 29 23 752 ein weiteres Beispiel zeigt, die jedoch in wirtschaftlicher Hinsicht nachteilig sind, deshalb verwendet, da sie ein hohes Auflösungsvermögen und große Genauigkeit bieten und leicht abgelesen werden können.

Während die beiden zuvor genannten Druckschriften mit Hilfe elektronischer Mittel eine Digitalanzeige zur Verfügung stellen, beschreibt die US-PS 44 19 826 eine rein mechanisch arbeitende Meßuhr mit mechanischem Zeigerantrieb.

Derartige Meßuhren werden dann eingesetzt, wenn ohne irgendeine Energiequelle gearbeitet werden soll, und wenn es auf eine bequeme Handhabung ankommt, sowie dann, wenn das Maß der erforderlichen Genauigkeit die nominale Geanuigkeit nicht übersteigt. Daher werden rein mechanisch arbeitende Meßuhren vor allem dann eingesetzt, wenn lediglich bestimmt werden soll, ob die zu vermessenden Gegenstände innerhalb eines vorgegebenen Maßbereiches liegen.

Häufig ist es jedoch in der Praxis nicht möglich, die Messung durch Verwendung nur einer der zuvor genannten Arten von Meßuhren durchzuführen, da die Art des zu messenden Gegenstandes, die Meßart sowie die Übertragung oder ähnliches in Betracht zu ziehen sind. Somit ist es im allgemeinen erforderlich, beide Arten von Meßuhren bereitzustellen.

So kann es beispielsweise bei der Verwendung einer mechanischen Meßuhr zur Ermittlung von Ausschußgegenständen wünschenswert sein zu bestimmen, um welchen Wert die nicht im vorgegebenen Meßbereich liegenden Gegenstände vom Sollwert abweichen. Andererseits ist es in einigen Fällen nicht immer erforderlich, fortlaufend eine sich ständig ändernde digitale Anzeige abzulesen, wenn es ausreichend ist, lediglich Bereichstendenzen zu bestimmen.

Der Idee, beide zuvor beschriebenen unterschiedlichen Arten von Meßuhren zu kombinieren, stand jedoch bisher entgegen, daß es für eine derartige aus nur einer einfachen Kombination bestehenden Anordnung schwierig ist, die gewünschte Beziehung zwischen den von unterschiedlichen Arten von Anzeigen abgelesenen Werten festzulegen. Eine derartige einfache Kombination würde lediglich die Bauweise komplizierter machen und die Kosten erhöhen.

Insbesondere dann, wenn die Einstellung einer analogen Anzeige so ausgelegt ist, daß sie der Einheit mit dem geringsten Wert der digitalen Anzeige entspricht, muß der Zeiger mehrere zehn oder hundert Umdrehungen durchführen. Denn vorausgesetzt, daß ein Hub der Pinole von 100 µm einer Zeigerumdrehung entspricht, würde der Zeiger Hunderte von Umdrehungen bei einem Hub der Pinole von 10 mm ausführen. Eine derart große Anzahl von Umdrehungen ist jedoch eine Belastung für den Zeigermechanismus und kann ihn mithin beschädigen.

Wenn demgegebenüber die Einrichtung so ausgelegt wäre, daß die Ablesewerte einander entsprechen, ist es möglich, sie auf der digitalen Anzeige mit hoher Auflösung über einen großen Bereich abzulesen, was jedoch bei der analogen Anzeige schwierig ist. Aus diesem Grund müßte die Einrichtung so ausgebildet sein, daß der Bereich, der mittels der Skaleneinteilung und des Zeigers abgelesen werden kann, zwei oder drei Stellen auf der digitalen Anzeige entspricht. Jedoch wäre es bei dieser Ausbildung unmöglich, in analoger Form einen Wert in bezug auf zu messende Gegenstände anzuzeigen, die sich außerhalb des mit der Skaleneinteilung und dem Zeiger ablesbaren Bereiches befinden.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Meßuhr der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art zu schaffen, welche die Verbindung der Vorteile einer digitalen Anzeige mti den Vorteilen einer analogen Anzeige ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruches 1.

Der mit der erfindungsgemäßen Meßuhr erzielbare Vorteil liegt neben der Kombination beider Anzeigearten bei einem einzigen Gerät vor allem in dem Wegfall der bislang für erforderlich gehaltenen mechanischen Antriebsglieder für die Analoganzeige, und führt neben einer verringerten Störanfälligkeit auch zu Kostenvorteilen. Darüber hinaus wird ein hoher Wirkungsgrad des Meßvorganges und eine Anzeige von Meßwerten mit hoher Auflösung über einen großen Bereich selbst in analoger Form ermöglicht.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer elektronischen Meßuhr, die eine erste Ausführungsform nach der Erfindung darstellt,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung der Fig. 1,

Fig. 3 ein Schaltkreisblockdiagramm der ersten Ausführungsform,

Fig. 4 ein Schaltkreisblockdiagramm einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 5 eine Vorderansicht einer dritten Ausführungsform,

Fig. 6 eine Schnittdarstellung der Fig. 5, und

Fig. 7 ein Schaltkreisblockdiagramm der dritten Ausführungsform.

Fig. 1 zeigt die Vorderansicht einer elektronischen Meßuhr gemäß einer ersten Ausführungsform nach der Erfindung, und Fig. 2 ist eine Schnittdarstellung derselben. Gemäß der Darstellung in diesen Figuren ist der Hauptkörper 1 von einem zylindrischen Gehäuse 2, welches an seinem einen Ende offen ist, und einer Abdeckung 3 gebildet, die aus einem transparenten Material besteht und auf ein Ende des Gehäuses 2 aufgepaßt ist.

Ein Schutzzylinder 4 für die Pinole und ein Schaft 5, die axial zueinander ausgerichtet sind, sind an der äußeren Umfangswand des Gehäuses 2 an dessen oberem und unterem Bereich angebracht. Ein Betriebsschalter 6 ist an der äußeren Umfangswand des Gehäuses 2 auf der linken Seite des Schutzzylinders 4 für die Pinole angeordnet, und ein Rücksetzschalter 7 und ein Voreinstellschalter 8 sind auch in der Wand auf der rechten Seite des Schutzzylinders 4 für die Pinole angeordnet. Eine Pinole 10 mit einem Taster 9 an ihrem unteren Ende ist in den Schutzzylinder 4 und den Schaft 5 eingesetzt, während sie fortlaufend durch eine Feder oder ähnliches (diese ist nicht dargestellt) nach unten gedrückt wird, so daß sie sich von dem Schutzzylinder für die Pinole durch den Schaft 5 hindurch erstreckt und in axialer Richtung desselben verschiebbar ist.

Eine Schaltungsplatte 11 ist in dem Gehäuse 2 derart untergebracht, daß sie parallel zu der Achse der Pinole 10 ausgerichtet ist. Ein elektrischer Schaltkreis 14 und eine Batterie 15 befinden sich auf der Schaltungsplatte 11. Der elektrische Schaltkreis 14 erfaßt die relative Bewegung zwischen dem Hauptkörper 1 und der Pinole 10 in der Form eines elektrischen Signals und verarbeitet dieses in einer vorbestimmten Weise derart, daß eine digitale Anzeige 12 die relative Verschiebung anzeigt und der Schaltkreis 14 gleichzeitig einen Zeiger 13 in Übereinstimmung mit dem elektrischen Signal in Drehung versetzt. Die Batterie 15 versorgt den elektrischen Schaltkreis 14 mit elektrischer Energie, wenn der Hauptschalter 6 eingeschaltet ist. Die digitale Anzeige 12 weist eine Anzeige mit fünf Stellen auf, die beim geringsten Stellenwert die Einheit von 1/1000 mm (1 µm) anzeigt. Jede Stellenanzeige ist von einem Element mit sieben Segmenten gebildet.

Eine Skalenplatte 16 in der Form einer Scheibe ist zwischen dem Gehäuse 2 und der Abdeckung 3 eingefügt. Die Skalenplatte 16 trägt auf ihrem äußeren Rand Unterteilungen 17, die mit dem Zeiger 13 so zusammenarbeiten, daß ein gemessener Wert abgelesen werden kann. Die Anzeigeoberfläche der Anzeige 12 ist in der Oberfläche der Skalenplatte 16 sichtbar. Somit kann ein gemessener Wert über den Zeiger 13 und die Unterteilung 17 und von der digitalen Anzeige 12 abgelesen werden, die durch die äußere Fläche des Hauptkörpers 1, nämlich die Abdeckung 3 sichtbar ist. Der Umfang der Skalenplatte 16 ist gleichmäßig in 100 Unterteilungen geteilt, die den oberen zwei Stellen von der kleinsten Stelle der digitalen Anzeige 12 entsprechen, wodurch die Unterteilungen 17 gebildet werden, wodurch gemessene Werte im Bereich von 1 µm bis 999 µm abgelesen werden können. Die Einteilungen 17 weisen numerische Werte 17 A und 17 B wie z. B. 0, 10, 20, 30, . . . auf, die alle zehn Unterteilungen in der normalen Drehrichtung des Zeigers 13 (z. B. im Uhrzeigersinn) und in der umgekehrten Richtung angegeben sind.

Der vorgenannte elektrische Schaltkreis 14 umfaßt, wie es Fig. 3 zeigt, eine Zählereinrichtung 21, die die relative Verschiebung zwischen der Pinole 10 und dem Hauptkörper 1 in ein elektrisches Signal umwandelt, die Anzahl der Impulse dieses elektrischen Signals zählt, welche der relativen Verschiebung entspricht, und anschließend der digitalen Anzeige 12 den gezählten Wert zuführt. Der Schaltkreis 14 umfaßt auch eine Zeigerdreheinrichtung 31, um den vorgenannten Zeiger 13 drehmäßig in Übereinstimmung mit dem gezählten Wert anzutreiben, der von der Zählereinrichtung 21 geliefert wird.

Die Zählereinrichtung 21 wird von einem Fühler 22 zum Erfassen der relativen Bewegung bzw. Verschiebung zwischen der Pinole 10 und dem Hauptkörper 1 in der Form von Sinus- und Kosinuswellen, einem Wellenform-Formungsschaltkreis 23 zur Unterscheidung des von dem Fühler 22 zugeführten elektrischen Signals in bezug auf die Richtung der relativen Bewegung und zum Umwandeln desselben in Impulse mit einer vorbestimmten Einheitslänge nämlich bei dieser Anordnung 1 µm/1 Impuls, und einem Zähler 24 gebildet, um die Anzahl der von dem Wellenform- Formungsschaltkreis 23 gelieferten Impulse zu zählen.

Der Fühler 22 kann von einer Hauptskala, die an der äußeren Oberfläche der Pinole 10, nämlich z. B. parallel zu deren Achse, angebracht ist und ein längs der gleichen Achse angeordnetes, optisches Gitter, bzw. Raster aufweist, einer Indexskala, die an dem Hauptkörper 1 angeordnet ist, so daß sie der Hauptskala gegenüberliegt und ein ähnliches optisches Gitter bzw. Raster wie diese aufweist, und lichtaussendenden und lichtempfangenden Elementen gebildet sein, die an dem Hauptkörper 1 angebracht sind, wobei die lichtaussendenden Elemente zur Beleuchtung der vorgenannten Skalen geeignet sind. Der Wellenform-Formungsschaltkreis 23 kann auch, wenn dieses erforderlich ist, einen Teilungsschaltkreis aufweisen, um die Sinus- und Kosinuswellen in Impulse vorbestimmter Einheitslänge umzuwandeln. Der Zähler 24 wird von einem Aufwärts-Abwärts-Zähler gebildet, der aufwärtszählt, wenn ihm ein Impuls während einer Aufwärtsbewegung der Pinole 10 bei Betrachtung der Fig. 1 zugeführt wird, und abwärtszählt, wenn ihm ein Impuls aufgrund der Abwärtsbewegung zugeführt wird. Der Zähler 24 ist auch so ausgebildet, daß der gezählte Wert auf Null zurückgesetzt wird, wenn der Rücksetzschalter 7 angestellt wird, und daß ein beliebiger Wert mittels des Voreinstellschalters 8 voreingestellt werden kann.

Die Zeigerdreheinrichtung 31 umfaßt einen Impulsmotor 32, der mit der Zeigerwelle 13 A des Zeigers 13 verbunden ist, diesen schrittweise um einen vorbestimmten Winkelschritt in Übereinstimmung mit dem Erregungsphasenwechsel bewegt, einen Treiberschaltkreis 33, der aufeinanderfolgend die Erregungsphase des Impulsmotors 32 jedesmal ändert, wenn ein Impuls zugeführt wird, der in Übereinstimmung mit dem Rückstellvorgang des Zählers 24 ausgegeben wird, wodurch der Impulsmotor 32 schrittweise um den vorbestimmten Winkelschritt bewegt wird, und einen Pufferschaltkreis 34, um die Impulszuführgeschwindigkeit pro Zeiteinheit der Impulse zu steuern, die dem Treiberschaltkreis 33 in Übereinstimmung mit der Geschwindigkeit des Rücksetzvorgangs des Zählers 24 für den gezählten Wert zugeführt wird. Der Treiberschaltkreis 23 ist so ausgelegt, daß der Impulsmotor 32 schrittweise durch aufeinanderfolgende Änderung der Erregungsphase des Impulsmotors jeweils bei Zuführen eines Impulses bewegt wird. Insbesondere dreht sich der Impulsmotor 32 bei dieser Anordnung um einen Winkel von 360°/100 (3.6°), nämlich den Winkel, der jedem Intervall der Unterteilung 17 entspricht.

Die Arbeitsweise dieser Ausführungsform wird nun erläutert. Wenn die Pinole 10 verschoben wird, werden beide Skalen relativ zueinander bewegt, so daß der Fühler 22 der Zählereinrichtung 21 Sinus- und Kosinuswellen abgibt. Diese Signale werden durch den Wellenform-Formungsschaltkreis 23 in Impulssignale von 1 µm/1 Impuls umgeformt, und die Impulse jedes Signals werden durch den Zähler 24 gezählt. Die von dem Zähler 24 abgegebenen gezählten Werte, nämlich die relative Bewegung bzw. Verschiebung zwischen der Pinole 10 und dem Hauptkörper 1 werden aufeinanderfolgend durch die digitale Anzeige 12 angezeigt.

Gleichzeitig gibt der Zähler 24 jedesmal dann einen Impuls ab, wenn ein gezählter Wert in dem Zähler 24 zurückgesetzt wird. Dieser Impuls wird dem Treiberschaltkreis 33 über den Pufferschaltkreis 34 der Zeigerdreheinrichtung 31 zugeführt. Dann arbeitet der Treiberschaltkreis 33 derart, daß die Erregungsphase des Impulsmotors 32 aufeinanderfolgend geändert wird, so daß sich der Motor schrittweise um den Winkeleinheitsschritt bewegt. Der Zeiger 13 wird dadurch um eine Unterteilung pro Zeit zu einer Stellung auf der Unterteilung 17 gedreht, die einem gezählten Wert entspricht. Wenn der Zähler 24 den Rückstellvorgang für den gezählten Wert mit großer Geschwindigkeit durchführt, nimmt der Pufferschaltkreis 34 eine zeitliche Abstimmung der Impulszuführgeschwindigkeit pro Zeiteinheit der dem Treiberschaltkreis 33 zugeführten Impulse vor, wodurch sichergestellt wird, daß sich der Zeiger 13 genau um jeweils einen Winkel dreht, der durch die Impulsanzahl festgelegt ist, die dem von dem Zähler 24 zugeführten, gezählten Wert entspricht, und dies auch dann, wenn die relative Bewegung zwischen der Pinole und dem Hauptkörper 1 mit einer hohen Geschwindigkeit auftritt, wodurch die Rücksetzgeschwindigkeit des gezählten Wertes des Zählers 24 erhöht wird. Dadurch ist es möglich, den von der digitalen Anzeige 12 abgelesenen Wert und den mit dem Zeiger 13 und der Unterteilung 17 auf der Skalenplatte 16 abgelesenen Wert einander gleichzusetzen bzw. gleichzumachen.

Andererseits werden, wenn der Rücksetzschalter 7 niedergedrückt wird, nachdem der Taster 9 der Pinole 10 in Berührung mit einer Bezugsoberfläche gebracht worden ist, ein in den Zähler 24 gezählter Wert und ein mit der digitalen Anzeige 12 angezeigter Wert auf Null zurückgesetzt, so daß daraufhin die von der Bezugsfläche ausgemessene Größe als Meßwert angezeigt wird. Wenn bei diesem Zustand ein gewünschter Wert mittels des Voreinstellschalters 8 auf der digitalen Anzeige 12 voreingestellt wird, wird daraufhin die Summe aus dem Wert der Bewegungsstrecke der Pinole 10 und dem voreingestellten Wert angezeigt.

Wie vorstehend unter Bezugnahme auf die Ausführungsform beschrieben, weist die Erfindung die Vorteile der mechanischen und auch der elektronischen Arten von Meßeinrichtungen auf. Während die Pinole 10 bewegt wird, ist es möglich, die Meßwerte in analoger Form zu beobachten, statt digital angezeigte Zahlen abzulesen, die schnell zurückgestellt und verändert werden. Somit kann die erfindungsgemäße Einrichtung die Arbeit bei der Meßtätigkeit verringern und sie ermöglicht, daß der endgültige erwünschte Wert in digitaler Form mit hoher Genauigkeit abgelesen werden kann. Es ist auch möglich, den Meßvorgang schnell und einfach durchzuführen, wenn es erwünscht ist, zu erfahren, um welche Größe die zurückgewiesenen Gegenstände außerhalb des vorbestimmten Wertes fallen oder wenn es einfach ausreicht, die Tendenz im Zwischenzustand des Meßvorgangs zu beurteilen.

Da der Zeiger 13 von einem Impulsmotor 32 angetrieben wird, besteht keine Notwendigkeit dafür, mechanische Teile wie einen herkömmlichen Bewegungsumwandlungsmechanismus oder Vergrößerungsmechanismus vorzusehen. Deshalb ist es möglich, Fehler aufgrund von Spiel usw. zu verhindern und die Ausgestaltung bzw. Konstruktion zu vereinfachen, wodurch infolgedessen die Größe der Meßeinrichtung verringert wird.

Der Impulsmotor 32 wird in Übereinstimmung mit dem Zählergebnis, welches durch die Zählereinrichtung 21 erfolgte, angetrieben, welches durch die digitale Anzeige 12 angezeigt wird, und die mit dem Zeiger und der Skalenplatte 16 abgelesenen Werte sind keine Versuchswerte sondern wahre Werte. Es ist deshalb möglich, eine Messung mit hoher Genauigkeit durch Ablesen nur dieser Werte durchzuführen. Ferner stimmen sie mit jenen überein, die von der digitalen Anzeige 12 angezeigt werden, so daß sie leicht bestätigt werden können. Ein Pufferschaltkreis 34 zum Steuern der Impulszuführgeschwindigkeit pro Zeiteinheit von Impulsen, die von dem Treiberschaltkreis 33 zugeführt werden, ist vorgesehen. Es ist dadurch möglich, den Impulsmotor 32 positiv und genau selbst dann zu betreiben, wenn sich die Pinole 10 mit einer hohen Geschwindigkeit bewegt und die Geschwindigkeit des Rücksetzvorganges, welcher von der Zählereinrichtung 21 durchgeführt wird, ebenfalls so hoch ist, daß der Treiberschaltkreis 33 und der Impulsmotor 32 diesem Vorgang nicht folgen können.

Zusätzlich ist es für den Benutzer möglich, da die Meßeinrichtung nach der Erfindung mit der digitalen Anzeige 12, der Skalenplatte 16 und dem Zeiger versehen ist, wahlweise die Meßart in Abhängigkeit von den Gegebenheiten auszuwählen.

Es wird nun eine zweite Ausführungsform nach der Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 4 beschrieben. Bei dieser Ausbildung tragen die Bauteile, die die gleichen oder Äquivalente zu jenen der ersten Ausführungsform sind, die gleichen Bezugszeichen, und die Beschreibung dieser Bauteile ist unterlassen oder vereinfacht.

Die zweite Ausführungsform umfaßt eine Geschwindigkeitsentscheidungseinrichtung 41, welche erfaßt, daß die Pause des Rückstellvorgangs des gezählten Wertes der Zählereinrichtung 21, nämlich die Pause der Bewegung der Pinole 10 länger als eine vorbestimmte Zeit ist, und ein Erfassungssignal abgibt, welches einen derart angehaltenen Zustand anzeigt, sowie eine Richtungs- und Unterteilungswähleinrichtung 51 aufweist, die den minimalen Drehwinkel und die Drehrichtung des Zeigers 13 zu dem Unterteilungspunkt bestimmt, der einem von der Zähleinrichtung 21 abgegebenen gezählten Wert entspricht, indem der gezählte Wert und die Art der Unterteilung 17 in Übereinstimmung mit dem Erfassungssignal verwendet werden, welches von der Geschwindigkeitsentscheidungseinrichtung 41 geliefert wird. Bei dieser Meßeinrichtung wird der Zeiger 13 in Übereinstimmung des Befehls bezüglich des bestimmten Drehwinkels und der Drehrichtung, die von der Richtungs- und Unterteilungswähleinrichtung 51 erfolgten, drehangetrieben.

Die Richtungs- und Unterteilungswähleinrichtung 51 umfaßt einen ersten Speicherabschnitt 51 A zum Speichern eines gezählten Wertes (die vorliegende Stellung des Zeigers 13), der von dem Zähler 24 in Übereinstimmung mit dem Erfassungssignal von der Geschwindigkeitsentscheidungseinrichtung 41 zugeführt wird, und einen zweiten Speicherabschnitt 51 B zum Speichern eines gezählten Wertes, der einer Umdrehung des Zeigers 13 entspricht. Die Richtungs- und Unterteilungswähleinrichtung 51 erhält einen gezählten Wert von dem Zähler 24, findet den Unterschied zwischen diesem Wert und dem in dem ersten Speicherabschnitt 51 A gespeicherten (die gesamte Umdrehungsgröße des Zeigers 13), findet den Rest eines Divisionsvorganges, bei dem dieser Differenzwert durch einen gezählten Wert geteilt wird, der in dem zweiten Speicherabschnitt 51 B gespeichert ist (die Umdrehungsgröße des Zählers 13, die weniger als eine Umdrehung ist), und beurteilt, ob dieser Rest kleiner als die Hälfte des in dem zweiten Speicher 51 B gespeicherten, gezählten Wertes ist, nämlich eine halbe Umdrehung des Zeigers 13. Wenn der Rest nicht mehr als eine Hälfte beträgt, nimmt die Einrichtung 51 die normale Richtung an, und wenn der Rest mehr als eine Hälfte beträgt, nimmt sie die umgekehrte Richtung an. Die Einrichtung 51 gibt diesen Drehrichtungsbefehl an die Zeigerdreheinrichtung 31, während sie diese Einrichtung 31 mit einer Anzahl von Impulsen versorgt, die den obengenannten Rest im Falle der normalen Richtung entspricht, und mit einer Anzahl von Impulsen, die der Differenz zwischen diesem Rest und dem gezählten, in dem zweiten Speicherabschnitt 51 B gespeicherten Wert entspricht. Die Einrichtung 51 setzt den gezählten Wert in dem ersten Speicherabschnitt 51 A dann zurück, wenn ein neuer gezählter Wert von dem Zähler 24 zugeführt wird und behält diesen als einen Wert bei, der die gegenwärtige Stellung des Zeigers 13 darstellt.

Bei der derart ausgebildeten zweiten Ausführungsform erfaßt, wenn die Rückstellgeschwindigkeit des gezählten Werts des Zählers 24 kleiner als ein vorbestimmter Wert bzw. Pegel wird, oder wenn er bei dieser Ausgestaltung Null wird, die Geschwindigkeitsentscheidungseinrichtung 41 diesen Zustand und gibt das Erfassungssignal an die Richtungs- und Unterteilungswähleinrichtung 51 ab. Die Richtungs- und Unterteilungswähleinrichtung 51 erhält einen gezählten Wert von dem Zähler 24, findet den Unterschied zwischen diesem Wert und dem in dem ersten Speicherabschnitt 51 A gespeicherten, findet den Rest einer Division dieses Differenzwertes durch einen in dem zweiten Speicherabschnitt 51 B gespeicherten, gezählten Wertes, und beurteilt, ob dieser Rest größer als der des gezählten Werts ist, oder nicht, der in dem zweiten Speicher 51 B gespeichert ist. Wenn der Rest nicht größer als die Hälfte ist, nimmt die Einrichtung 51 die normale Richtung an, und wenn der Rest größer als eine Hälfte ist, nimmt sie die umgekehrte Richtung an. Diese Einrichtung 51 gibt diese Drehrichtungsbefehle an die Zeigerdreheinrichtung 31 ab, während diese Einrichtung 31 mit einer Anzahl von Impulsen versorgt wird, die dem obengenannten Rest in dem Fall der normalen Richtung entsprechen und mit einer Anzahl von Impulsen, die dem Unterschied zwischen diesem Rest und dem gezählten, in dem zweiten Speicherabschnitt 51 B gespeicherten Wert entsprechen.

Der Drehrichtungsbefehl und die Impulse werden dem Treiberschaltkreis 33 über den Pufferschaltkreis 34 der Zeigerdreheinrichtung 31 zugeführt, und der Treiberschaltkreis 33 ändert aufeinanderfolgend die Erregungsphasen des Impulsmotors 32, damit sich dieser Motor schrittweise jedesmal um eine Winkeleinheitsstufe bewegt, wenn dem Schaltkreis ein Impuls zugeführt wird.

Der Zeiger 13 wird um einen Winkel, der jedesmal jedem Intervall der Unterteilung 17 entspricht, bis zu einem Unterteilungspunkt über den kürzesten Weg gedreht, der dem gezählten Wert entspricht. Die übrige Arbeitsweise ist ähnlich derjenigen beim ersten Ausführungsbeispiel.

Somit wird beim zweiten Ausführungsbeispiel der Zeiger 13 in eine Stellung auf der Unterteilung 17 über den kürzesten Weg gedreht, die dem gezählten Wert entspricht, wodurch es möglich ist, die Anzahl der Umdrehungen des Zeigers 13 zu minimieren, unabhängig davon, wie auch immer die Verschiebung der Pinole 10 war. Es ist deshalb möglich, jegliche Beschädigung der Meßeinrichtung zu verhindern und schnell den endgültigen Wert anzuzeigen.

Eine dritte Ausführungsform nach der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 5 bis 7 beschrieben. Bei dieser Ausgestaltung sind in die Bauteile, die die gleichen wie bei der vorbeschriebenen Ausführungsform sind, oder zu jenen äquivalent sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und die Beschreibung dieser Bauteile wird unterlassen oder vereinfacht.

Die dritte Ausführungsform betrifft eine Weiterbildung bzw. Verbesserung bezüglich der Leseauflösung über einen weiten Bereich mittels der analogen Anzeigeskala und dem Zeiger.

Bei der in den Fig. 5 und 6 gezeigten Ausgestaltung ist ein Einstellknopf 40 für eine minimale Unterteilung auf der linken Seite des Hauptschalters 6 angeordnet, der auf der linken Seite des Schutzzylinders 4 für die Pinole angeordnet ist. Die Unterteilung 17 ist mit drei Zahlenabschnitten 18 A bis 18 C, die bezüglich der minimalen Auflösung unterschiedlich sind, und mit Unterscheidungslampen 19 A bis 19 C als Unterscheidungsmarkierungen versehen, die den Zahlenabschnitten 18 A bis 18 C entsprechen und zur Unterscheidung dieser Abschnitte dienen. Der Zahlenabschnitt 18 A ist mit Zahlen versehen, die 10 mm, 20 mm, . . . angeben und alle zehn Unterteilungen angeordnet sind, damit sie den zwei höchsten Stellen der digitalen Anzeige 12 entsprechen. Der Zahlenabschnitt 18 B ist mit Zahlen versehen, die 1 × 100 µm, 2 × 100 µm, . . . anzeigen, und alle zehn Unterteilungen angeordnet sind, damit die den zwei, dem Dezimalpunkt auf der Anzeige 12 folgenden Stellen entsprechen, nämlich den Einheitswerten 1/10 und 1/100 mm. Der Zahlenabschnitt 18 C ist mit Zahlen versehen, die 10 µm, 20 µm, . . . anzeigen und alle zehn Unterteilungen angeordnet sind, so daß sie den zwei unteren Stellen der digitalen Anzeige 12 entsprechen.

Die Zeigerdreheinrichtung 31 ist mit einem Umwandler 35 für Einheitsimpulse vorgesehen, um die Umwandlung der Impulsanzahl der von dem Zähler 24 zugeführten Impulse durchzuführen, und gibt dann verarbeitete Impulse aus, um über den Pufferschaltkreis 34 den Treiberschaltkreis 33 zu treiben. Der Umwandler 35 für Einheitsimpulse führt eine Impulszahlumwandlung der Eingangsimpulse in bezug auf einen der Zahlenabschnitte 18 A bis 18 C durch, der von dem Einstellknopf 40 für die minimale Unterteilung gewählt worden ist, und schaltet eine der Unterscheidungslampen 19 A bis 19 C ein, die dem ausgewählten der Zahlenabschnitte 18 A bis 18 C entspricht. Bei dieser Ausgestaltung wird das Unterteilungsverhältnis von jedem der anderen Abschnitte 18 B und 18 C auf der Basis von demjenigen des Zahlenabschnittes 18 A geändert. Das heißt, der Impulsumwandler 35 gibt jedesmal einen Impuls in bezug auf den Abschnitt 18 A ab, wenn ihm ein Impuls zugeführt worden ist; gibt jedesmal einen Impuls in bezug auf den Abschnitt 18 B ab, wenn ihm 10 Impulse zugeführt worden sind, und gibt jedesmal einen Impuls in bezug auf den Abschnitt 18 C ab, wenn ihm 1000 Impulse zugeführt worden sind. Demgemäß gibt der Impulsumwandler 35 unter der Annahme von 1000 Eingangsimpulsen 1000 Impulse ab, so daß der Zeiger 13 über eine 1000 Unterteilungen (10 Umdrehungen) entsprechende Strecke gedreht wird, wenn der Zahlenabschnitt 18 A gewählt wird; er gibt 100 Impulse ab, so daß der Zeiger 13 über eine 100 Unterteilungen (1 Umdrehung) entsprechende Strecke gedreht wird, wenn der Zahlenabschnitt 18 B gewählt wird, und gibt 1 Impuls ab, so daß der Zeiger 13 über 1 Unterteilung entsprechende Strecke gedreht wird, wenn der Zahlenabschnitt 18 C ausgewählt ist.

Bei der dritten derart ausgestalteten Ausführungsform wird einer der Zahlenabschnitte 18 A bis 18 C zuerst mittels des Einstellknopfes 40 für die minimale Unterteilung gewählt. Wenn beispielsweise der Zahlenabschnitt 18 B gewählt wird, schaltet der Einheitsimpulsumwandler 35 die Unterscheidungslampe 19 B an, die dem Abschnitt 18 B entspricht.

Wenn die Pinole bewegt wird, gibt der Zähler 24 jedesmal Impulse ab, wenn der gezählte Wert in dem Zähler 24 zurückgesetzt wird, und diese Impulse werden dem Einheitsimpulsumwandler 35 für die Zeigerdreheinrichtung 31 zugeführt. Da der Zahlenabschnitt 18 B mit dem Einstellknopf 40 für die minimale Unterteilung ausgewählt worden ist, führt der Einheitsimpulsumwandler 35 die entsprechende Impulsanzahlumwandlung durch. Das heißt, der Einheitsimpulsumwandler 35 gibt einen Impuls über den Puffer 54 an den Treiberschaltkreis 33 jedesmal ab, wenn ihm 10 Impulse zugeführt worden sind. Dann ändert der Treiberschaltkreis 33 aufeinanderfolgend die Erregungsphase des Impulsmotors 32 jedesmal, wenn ihm ein Impuls zugeführt wird, wodurch der Impulsmotor schrittweise jeweils um einen Winkeleinheitsschritt gedreht wird. Der Zeiger wird jeweils um eine Unterteilung über die Unterteilung 17 bis in eine Unterteilungsstellung bewegt, die dem gezählten Wert entspricht. Demgemäß ist es möglich, die Bewegungsgröße der Pinole 10 zu erhalten, nämlich den gemessenen Wert aus dem Ablesewert der von dem Zeiger 13 angezeigt wird und von den Zahlen im Zahlenabschnitt 18 B der Unterteilung 17 abgelesen wird. Die übrige Arbeitsweise ist ähnlich derjenigen bei den vorbeschriebenen Ausführungsformen.

Die derart ausgestaltete dritte Ausführungsform weist die folgenden weiteren Vorteile auf. Da sie drei Zahlenabschnitte bzw. Skalen 18 A bis 18 C mit unterschiedlicher Auflösung und den Einheitsimpulsumwandler 35 aufweist, der die Umwandlung der Eingangsimpulsanzahl in Übereinstimmung mit der minimalen Auflösung des ausgewählten Zahlenabschnittes durchführt, ist es möglich, auf der digitalen Anzeige 12 Zahlen mit hoher Genauigkeit über einen großen Bereich der gesamten Stellen durch Auswahl dieser Zahlenabschnitte auszulesen. Ferner verhindern die Unterscheidungslampen 19 A bis 19 B eine Verwechslung der auszulesenden Zahlenabschnitte.

Bei einer praktischen Ausgestaltung der Ausführungsform nach der Erfindung kann die Zählereinrichtung, genauer gesagt, der Fühler 22, der als einer vom fotoelektrischen Typ beschrieben worden ist, z. B. durch einen vom elektrostatischen oder elektromagnetischen Typ oder irgendeinen anderen Typ ersetzt werden, der zumindest elektrisch die relative Verschiebung zwischen Pinole 10 und dem Hauptkörper 1 erfassen kann. Auch stellt dies keine Begrenzung auf die Art der unmittelbaren Erfassung der linearen Verschiebung der Pinole 10 dar und es kann auch ein sogenannter Drehfühler vorhanden sein, der die lineare Bewegung der Pinole 10 in eine Drehbewegung umsetzt und die Größe seiner Umdrehung erfaßt.

Die Stellen der angezeigten Zahlen der digitalen Anzeige 12 sind nicht auf fünf Stellen begrenzt, wie es im Zusammenhang mit den vorstehenden Ausführungsformen beschrieben worden ist. Tatsächlich wurde deren Anzahl auf der Grundlage der Beziehung zwischen dem Hub der Pinole 10 und der durch den Fühler 22 bestimmten Auflösung und dem Wellenform-Formungsschaltkreis 23 der Zählereinrichtung 21 festgelegt.

Mögliche Treiberverfahren für die Treiberschaltkreise 33 können statt des Treiberverfahrens mit aufeinanderfolgendem Wechsel der Erregungsphase des Impulsmotors 32 für jeden Impuls, damit der Motor schrittweise um einen Winkeleinheitsschritt jeweils bewegt wird, sogenannte Minischritt-Treiberverfahren eingesetzt werden, um eine stufenweise Steuerung der an die aufeinanderfolgenden Spulen des Impulsmotors 32 angelegten Ströme durchzuführen, so daß der Motor mit einem unterteilten Stufeneinheitswinkel bewegt wird. Tatsächlich wird der Winkelschritt des Impulsmotors 32 derart bestimmt, daß der dem Intervall der Unterteilungen 17 entsprechende Winkel gleich dem eines Drehschritts des Zeigers 13 wird. Demgemäß ist es möglich, eine solche Ausgestaltung mittels zwischen dem Impulsmotor 32 und der Zeigerwelle 13 A angeordneten Präzisionszahnrädern zu treffen, so daß der Drehwinkel des Zeigers 13, der in Übereinstimmung mit einem Winkelschritt des Impulsmotors 32 gedreht wird, so eingestellt wird, daß er dem Intervall der Unterteilung 17 entspricht.

Es ist nicht unbedingt für die Zeigerdreheinrichtung erforderlich, daß sie den Puffer 34 aufweist, wie es in bezug auf die vorstehenden Ausführungsformen beschrieben worden ist. Jedoch ist das Vorsehen des Pufferschaltkreises 34 wirkungsvoll, da es sicherstellt, daß sich der Impulsmotor 32 positiv und genau auch dann drehen kann, wenn die Pinole 10 mit großer Geschwindigkeit bewegt wird. Es ist dadurch möglich, zu verhindern, daß die Messung durch die Bewegungsgeschwindigkeit der Pinole 10 beeinflußt wird. Auch kann die Ausgestaltung so sein, daß der Zeiger 13 auf einen Schlag gedreht wird, wenn der Rückstellvorgang des Zählers 24 abgeschlossen ist.

Die Unterteilung 17 der Skalenplatte 16 kann anders als bei der Ausgestaltung gemäß den Ausführungsformen sein, so daß 100 gleichmäßig unterteilte Unterteilungen vorliegen und 100 mm bei einer Umdrehung des Zeigers 13 darstellen, und daß dies wahlweise drei Stellen, zwei Stellen oder einer Stelle auf der digitalen Anzeige 12 entspricht. Auch kann die einer Umdrehung des Zeigers 13 entsprechende Skala in 50 Unterteilungen unterteilt werden. Die an den Unterteilungen 17 angebrachten Zahlenwerte, die sich in Abhängigkeit davon unterscheiden, welchen Stellen der digitalen Anzeige 12 sie entsprechen, können aus den Zahlen 0 bis 9 bestehen, die an den starken Skalenmarkierungen angeordnet sind. Die Zahlenabschnitte, die an den Unterteilungen 17 angebracht sind, sind nicht auf drei Arten begrenzt, wie es bei der dritten Ausführungsform beschrieben worden ist und es können zwei Arten oder mehr als vier Arten vorgesehen sein. Die Unterscheidungsmarkierungen können andere Mittel als die Lampen sein.

Bei den vorbeschriebenen Ausführungsformen ist die Batterie 15 in dem Hauptkörper 1 untergebracht, jedoch kann die erfindungsgemäße Meßeinrichtung auch mit einer äußeren Energiequelle verbunden werden.

Die Geschwindigkeitsentscheidungseinrichtung 41 ist nicht auf den vorbeschriebenen Typ beschränkt, bei dem die Richtungs- und Unterteilungswähleinrichtung 51 mit der Bedingung der Pause beim Zählvorgang des Zählers 24 arbeitet, und es kann ein Typ sein, der eine Zeitdauer des Zählvorgangs erfaßt, die länger als eine vorbestimmte Zeit ist, d. h. eine Bewegungsgeschwindigkeit der Pinole 10, die nicht höher als ein vorbestimmter Wert ist, z. B. eine unmittelbar vor dem angehaltenen Zustand angenommene niedere Geschwindigkeit, um den Betrieb der Richtungs- und Unterteilungswähleinrichtung 51 zu starten. Es ist auch möglich, eine solche Anordnung zu treffen, daß die Bewegungsgeschwindigkeit der Pinole 10 unmittelbar erfaßt und die Richtungs- und Unterteilungswähleinrichtung 51 betrieben wird, wenn die Geschwindigkeit kleiner als ein vorbestimmter Wert unter Einschluß von Null wird.

Die Ausgestaltung der Richtungs- und Unterteilungswähleinrichtung 51 ist nicht auf die bei der vorbeschriebenen Ausführungsform vorgesehene begrenzt. Jegliche Einrichtung ist anwendbar, solange sie die Aufgabe erfüllt, den Winkelunterschied zwischen der gegenwärtigen Stellung des Zeigers 13 und dem Unterteilungspunkt sicherzustellen, der dem gezählten Wert des Zählers 24 entspricht und kleiner als der einer Umdrehung entsprechende Winkel ist, um die Drehrichtung für den kürzesten Weg sicherzustellen.

Die Erfindung ist in bezug auf Meßuhren beschrieben worden; jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt und allgemein bei irgendwelchen anderen Arten von Meßvorrichtungen anwendbar, wie z. B. die Anzeige der relativen Bewegungsstrecke zwischen der Pinole 10 und dem Hauptkörper 1 sowohl in digitaler als auch in analoger Form.

Wie vorstehend beschrieben, kann die Erfindung die Aufgabe lösen, herkömmliche mechanische und elektronische Arten zu kombinieren, indem eine elektronische Meßeinrichtung geschaffen wird, welche die Eigenschaften beider herkömmlicher Arten aufweist und in hohem Maß den Wirkungsgrad des Meßvorgangs verbessern und den gemessenen Wert mit großer Auflösung über einen weiten Bereich selbst in analoger Form anzeigen kann.

Claims (7)

1. Elektronische Meßuhr mit einer in Axialrichtung in einem Hauptkörper verschiebbar angeordneten Pinole, an deren Ende ein Taster angeordnet ist, mit einer Zählereinrichtung mit einem Fühler, dessen Elemente an dem Hauptkörper und der Pinole in entsprechenden Lagen angeordnet und zur Umwandlung der relativen Bewegung zwischen ihnen in ein elektrisches Signal geeignet sind, wobei mit der Zählereinrichtung die Anzahl der Impulse des von dem Fühler abgegebenen elektrischen Signals zählbar ist, die der relativen Bewegung entspricht, und mit einer Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen eines Meßwerts in digitaler Form auf der Grundlage des von der Zählereinrichtung gelieferten gezählten Wertes, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zeigerdreheinrichtung (31) zum Drehantrieb eines Zeigers (13) vorgesehen ist, der mit einer Skala (16) zusammenwirkt, und daß die Zeigerdreheinrichtung (31) einen Impulsmotor (32) aufweist, der mit dem Zeiger (30) verbunden ist, sowie einen Treiberschaltkreis (33) zum Antrieb des Impulsmotors (32) und einen Pufferschaltkreis (34) zur Steuerung der Zuführrate der dem Treiberschaltkreis (33) zugeführten Impulse.

2. Elektronische Meßuhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Geschwindigkeitsentscheidungseinrichtung (41), mit der feststellbar ist, ob die Bewegungsgeschwindigkeit der Pinole (10) niedriger als ein vorbestimmter Wert unter Einschluß von Null ist, und eine Richtungs- und Unterteilungswähleinrichtung (51) aufweist, mit der auf der Basis des gezählten Wertes und der Skalenart unter Berücksichtigung des von der Geschwindigkeitsentscheidungseinrichtung (41) abgegebenen Ausgangssignals der Drehwinkel für den kürzeren Weg und die Drehrichtung des Zeigers bis zu einem Unterteilungspunkt bestimmbar ist, der dem gezählten Wert der Zählereinrichtung (42) entspricht, und von der die Informationsgrößen bezüglich der Richtung und des Winkels an die Zeigerdreheinrichtung (31) abgebbar sind, wodurch die Drehung des Zeigers (13) über den kürzesten Weg durchführbar ist.

3. Elektronische Meßuhr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtungs- und Unterteilungswähleinrichtung (41) einen ersten Speicherabschnitt (51 A) zum Speichern der Ausgangsstellung des Zeigers (12) und einen zweiten Speicherabschnitt (51 B) zum Speichern eines gezählten Wertes aufweist, der einer Umdrehung des Zeigers (12) entspricht.

4. Elektronische Meßuhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Skala mehrere Arten von Zahlenabschnitten bzw. Skalzen (18 A-18 C) mit unterschiedlicher Auflösung und Unterscheidungsmarkierungen (19 A-19 C) zur Anzeige von einem der abzulesenden Zahlenabschnitte aufweist, und daß die Zeigerdreheinrichtung (31) ferner einen Einheitsimpulswandler (35) zur Durchführung einer Impulsanzahlumwandlung der Eingangsimpulse in Übereinstimmung mit einem der zum Auslesen vorhergehend ausgewählten Zahlenabschnitte und zum Auswählen einer der Unterscheidungsmarkierungen (19 A-19 B) aufweist, die dem vorhergehend ausgewählten Zahlenabschnitt (18 A-18 C) entspricht, wodurch ein gemessener Wert mit einem unterschiedlichen Grad der minimalen Auflösung mittels der Skala und dem Zeiger abgelesen werden kann.

5. Elektronische Meßuhr nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahlenabschnitte drei Arten umfassen.

6. Elektronische Meßuhr nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterscheidungsmarkierungen (19 A-19 C) Lampen aufweisen.

7. Elektronische Meßuhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Meßvorrichtung eine Meßuhr ist.