Beschreibung

Messvorrichtung und Mess- und/oder Werkzeuggerät

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung mit einer Anzeigeeinheit, in der in einer Schaltungsanordnung eine e- lektrooptische Darstellungseinheit angeordnet, insbesondere mit einer Elektronikeinheit kombiniert ist, wobei die Darstellungseinheit zur ablesbaren Darstellung eines Messergebnisses und die Elektronikeinheit zum Steuern der Darstellung des Messergebnisses ausgelegt ist.

Messvorrichtungen dieser Art sind beispielsweise bekannt mit Flüssigkristallanzeigen. Solche Flüssigkristallanzeigen werden beispielsweise bei Handwerkzeugmaschinen verwendet, wobei auf Flüssigkristallanzeigen basierende Anzeigeeinheiten üblicherweise mit Glas- oder Kunststoffgehäuseabdeckun- gen im Klarsichtbereich ausgestattet werden, um sie vor Beschädigungen bei Stoß- und Schlageinwirkung zu schützen. Solche Anzeigeeinheiten sind deshalb im wesentlichen auf eindimensionale ebene Ausführungen beschränkt, was die Gestaltungsmöglichkeit solcher Anzeigeeinheiten einschränkt. Dies ist insbesondere bei Anzeigeeinheiten bei Mess- und/oder Werkzeuggeräten problematisch, welche zum Teil ergonomisch ausgebildete Gehäuseformen aufweisen. Weiterhin sind auf Flüssigkristallanzeigen beruhende Anzeigeeinheiten vergleichsweise dick aufgrund der für den Oberflächenschutz eingesetzten Glas- oder Kunststoffabdeckungen ausgeführt. Linealdarstellungen auf solchen Anzeigeeinheiten können somit regelmäßig nur mit einem in Kauf zu nehmenden Paralaxe- fehler abgelesen werden.

Offenbarung der Erfindung Technische Aufgabe

Wünschenswert ist eine Anzeigeeinheit, die flexibler in ihrer Ausführung und dennoch genauer ablesbar ist.

An dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist, eine Messvorrichtung der eingangs genannten Art zu verbessern, insbesondere hinsichtlich ihrer Gestaltungsart flexibler und hinsichtlich ihrer Ablesemöglichkeit genauer auszuführen .

Technische Lösung

Die Aufgabe wird durch die Erfindung mit einer Messvorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, bei der erfindungsgemäß die Darstellungseinheit auf einem dünnflächigen Träger zur Bildung einer flexiblen Schichtanordnung aufge- bracht ist.

Die Erfindung führt auch auf ein Mess- und/oder Werkzeuggerät, insbesondere ein transportables Mess- und/oder Werkzeuggerät mit einer solchen Messvorrichtung, insbesondere mit einer Distanzmessvorrichtung gemäß der Erfindung.

Die Erfindung geht von der überlegung aus, dass sich Flüssigkristallanzeigen für eine Anzeigeeinheit im Rahmen einer Messvorrichtung nur bedingt eignen, wenn es darum geht, die Messvorrichtung, insbesondere im Rahmen eines Mess- und/oder Werkzeuggeräts, das auch transportabel sein soll, zu handhaben. Die Erfindung hat erkannt, dass sich eine Anzeigeeinheit in besonders vorteilhafter Weise mit einer ge-

schichteten Darstellungseinheit realisieren lässt, die, auf einem dünnflächigen Träger aufgebracht, zur Bildung einer flexiblen Schichtanordnung geeignet ist. Mit anderen Worten sieht das Konzept der Erfindung im wesentlichen die Anwen- düng eines Displays in Form einer elektronischen Folie vor, die sich insbesondere im Falle von Mess- und/oder Werkzeuggeräten für die Darstellung von Informations- und Signalelementen sowie von Skalenteilen und Zahlenwerten eignen. Solche, auch als elektronisches Papier bezeichnete, Folien- Displays zeichnen sich durch eine Reihe von Vorteilen aus, die, insbesondere im Rahmen der vorgenannten Anwendung, durch Flüssigkristallanzeigen nicht erreicht werden können. Zum einen erweist sich eine als Folie oder Folienanordnung gebildete Schaltungsanordnung für die Anzeigeeinheit als äußerst biegsam und kann demzufolge an gebogenen Oberflächen eingesetzt werden, so dass sich damit ein von Gerätegehäusen angeglichener Konturenverlauf für die Anzeigeeinheit erreichen lässt, ohne dass sich dabei die Qualität der Darstellung ändert. Darüber hinaus lassen sich Anzeigeein- heiten im Allgemeinen mit einem hinreichenden Schutz vor mechanischer Beschädigung ausführen oder versehen. Da solche vergleichsweise dünnschichtigen Anzeigeeinheiten um ein Vielfaches dünner sind als bisher bekannte Flüssigkristallanzeigen lassen sie sich unmittelbar an Messkanten anbrin- gen und zudem paralaxefrei ablesen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen, welche im Einzelnen das Konzept der Erfindung im Rahmen der Aufgabenstellung und hinsicht- lieh weiterer Vorteile weiterbilden.

Anzeigeeinheiten für eine Messvorrichtung lassen sich als Endlosmaterial, beispielsweise als aufrollbare Meterware,

herstellen - dies hat den Vorteil, dass sich Messlängen in einem praktisch beliebigen Bereich realisieren lassen. Das Konzept der Erfindung bietet die Möglichkeit, auch farbige Darstellungen zu realisieren. Zusätzlich erlaubt der ver- gleichsweise geringe Stromverbrauch solcher Anzeigeeinhei ^¬ ten, eine praktisch dauerhafte Darstellung von Anzeigewerten, beispielsweise als Schrift, Zahlenwert oder Skalentei ^¬ lung. Soweit bei einer sich ändernden Darstellung eine E- nergieversorgung notwendig ist, lässt sich diese netzunab- hängig realisieren, beispielsweise durch eine Batterie. Als besonders vorteilhaft lassen sich ggf. lösliche Display- Elemente, beispielsweise als sogenannte elektronische Tin ^¬ te, auf flexiblen Substraten in industriellen Produktionsdruckverfahren preiswert herstellen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung bevorzugter Ausführungs- beispiele sowie anhand der Zeichnungen. Im Einzelnen zeigt die Zeichnung in:

Fig. 1: eine Ansichtsdarstellung (Fig. IB, Fig. IC) und Schnittdarstellung (Fig. IA) eines Messgeräts mit einer Messvorrichtung im Rahmen einer ersten besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2: eine Ansichtsdarstellung (Fig. 2B) und Schnitt- darstellung (Fig. 2A, Fig. 2C) eines Distanzmessgeräts zur berührungslosen Distanzmessung im Rahmen einer besonders bevorzugten zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3: eine Schnittdarstellung als Detail einer Ausführungsform der Fig. 1 und Fig. 2 zur Positionierung der Anzeigeeinheit im Randbereich eines Li- neals.

Ausführungsformen der Erfindung

In den Figuren sind gleiche Bauteile und Bauteile mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet .

Im Folgenden werden zwei Ausführungsformen gemäß der Erfindung im Rahmen einer transportablen Vorrichtung - zur be- rührenden Distanzmessung gemäß Fig. 1 oder berührungslosen Distanzmessung gemäß Fig. 2 - bei der ein Lichtstrahl als Messsignal auf ein Objekt ausgesendet und zurückgeworfen wird, beschrieben. Im Gegensatz zur direkten, d.h. berührenden Distanzmessung durch unmittelbaren Vergleich einer Strecke zwischen zwei Punkten, beispielsweise mit einem in Fig. 1 dargestellten Lineal oder Gliedermaßstab 15, werden im Rahmen einer indirekten Distanzmessung, d.h. berührungslosen Distanzmessung, die Laufzeiten eines ausgesendeten und reflektierten Messsignals 6, 8 miteinander verglichen und über eine Elektronikeinheit 11 an eine Anzeigeinheit mit einer Darstellungseinheit 12 in Ausführung eines Längenmaßstabs übertragen und zur Ablesung eines Messwertes bereitgestellt .

Dazu zeigt Fig. 1 ein Distanzmessgerät 10, welches in Ansicht A in einer längsgestreckten Querschnittsdarstellung, in Ansicht B in einer Stirnansicht und in Ansicht C als Draufsicht gezeigt ist. Das Distanzmessgerät 10 ist als

Maßstab mit einem ergonomisch ausgebildeten Griffbereich 21 eines Gehäuses 1 und einem Linealträger 13.1, 13.2 ausgeführt. Auf dem einen Teil 13.1 des Linealträgers ist eine Anzeigeeinheit mit einer Darstellungseinheit 12 in Form ei- nes Foliendisplays als optische Ausgabeeinheit mit Skalenteilen 13 und Zahlenwerten 14 angeordnet. Auf dem anderen Teil 13.2 des Linealträgers ist eine bekannte feste Maßskala 15 parallel zur Längserstrechung 23 angeordnet.

Im Griffbereich 11 des Gehäuses 1 sind weitere zur Bedienung geeignete Anzeige- 3 und Schalterelemente 4 angeordnet. Der Maßstab 15 kann bei dieser Ausführungsform als statischer, zur direkten Distanzmessung ausgelegter Maßstab vorgesehen sein. Zusätzlich oder alternativ kann das Mess- gerät 10 zur weiteren direkten oder indirekten Distanzmessung mit weiteren elektrooptischen Komponenten 5, 9, 22, 11 versehen sein, welche im Einzelnen im Rahmen der zweiten Ausführungsform beschrieben sind. Dazu kann grundsätzlich ein Messsignal 6 in Form eines Lichtstrahls, z.B. als modu- liertes Lasersignal, von einem Messgerät 10 auf eine Bauteiloberfläche eines Zielobjekts 7 ausgesendet werden. Von dort aus reflektiert trifft das Messsignal 8 auf eine Empfängeroptik 9, um dann über eine CCD-Sensorik 22 und Ausgabe- und Auswerteelektronik 11 zwecks Wiedergabe des Messer- gebnisses in ein abstandsproportionales Signal umgewandelt zu werden. Vorliegend werden über die gleiche Elektronikeinheit 11 auch Skalenteile 13 und Zahlenwerte 14 für das Foliendisplay generiert. Alternativ oder zusätzlich kann eine solche Steuerung des Displays auch im Foliendisplay 12 als aufgedruckte Elektronikkomponente realisiert sein.

Ein abstandsproportionales Signal wird also mit Hilfe der Anzeigeeinheit auf eine Längenmessskala übertragen, die auf

einer Displayfolie 12 darstellbar ist und die einen Teilabschnitt der gesamten Messstrecke repräsentiert und auf dessen Bereich Skalen und Zahlenwerte abgelesen werden können.

Die Längenmessskala mit Skalenteilen 13 und Zahlenwerten 14 ist in Form eines Lineals ausgeführt, um messbegleitende

Tätigkeiten wie Anzeichnen, Abtragen oder Markieren von

Punkten oder Linien durchführen zu können. Im Gegensatz zur direkten Messung mit mechanischen Linealen, Gliedermaßstä- ben oder Bandmaßen wird hier mit einem digitalen Meterstab gemessen, dessen Länge durch die Vorrichtung begrenzt ist

(beispielsweise 0,5m), bei der aber wesentlich größere

Messlängen (>100m) messtechnisch erfasst werden können.

über die Messkette Empfängeroptik und Empfängersensorik 9, 22 sowie Ausgabeelektronik 11 kann eine Skalenanpassung automatisch in kurzer zeitlicher Abfolge vorgenommen werden, so dass beim Bewegen der Vorrichtung 10 die Entfernung ständig gemessen und auf dem Display 12 des Linealträgers 13.1 entsprechende Messwerte 13, 14 angezeigt werden können .

Das Konzept der Erfindung schlägt vor, die Längenmessskala vorteilhaft als Foliendisplay 12 auszuführen.

Diese Foliendisplays - auch als elektronisches Papier bezeichnet - sind dünn (Bruchteil eines Millimeters), leicht, extrem biegsam, ohne dass sich die Qualität der Darstellung beim Biegen verändert. Damit sind diese Folien zur Darstel- lung von Messwerten und Skalenteilen auf orthogonal zur Messsignalrichtung gewölbten Flächen besonders gut geeignet wie die in Fig. 2B gezeigt ist. Auch sind farbige Darstellungen möglich.

Da diese Folien ohne Stromzufuhr eine stabile Anzeige über einen längeren Zeitraum gewährleisten, wird vorgeschlagen, diesen Zustand für eine Kombination von direkter und indi- rekter Längenmessung zu nutzen, und zwar so, dass im stromlosen Zustand eine feste Skalierung mit Zahlenwerten analog eines mechanischen Signals im Display angezeigt wird. Damit kann die Längenmessskala z.B. zum Abtragen von Messwerten genutzt werden. Durch einen Einschaltvorgang erlischt dann diese Anzeige für eine direkte Längenmessung, und es wird die indirekte Längenmessung aktiviert. Diese Nutzung beider Messmöglichkeiten ist dann von Vorteil, wenn vom bereits ermittelten Messwert zusätzlich eine Strecke innerhalb des Ausdehnungsbereichs der Messlinienlänge des Lineals abge- tragen werden soll.

Ein weiterer Vorteil für den Einsatz als Längenmessskala besteht in ihrer kostengünstigen Herstellung. So können Displayelemente wie die für die Darstellungseinheit 12 auf eine maßlich abgestimmte Polyesterfolie in herkömmlichen Druck-Produktions-Prozessen wie Offsetdruck, Tiefdruck oder Siebdruckverfahren hergestellt werden. Die Verbindung zum Gehäuse der Messeinrichtung geschieht durch geeignete Klebeverfahren .

Die Messvorrichtung der Fig. 2 weist ein Gehäuse 1, dessen Innenbereich elektronische Komponenten zur Signalerzeugung, -Verarbeitung, Auswertung und Darstellung beinhaltet auf. Außerdem befindet sich in dem Gehäuse 1 die Stromversorgung 2 sowie Anzeige- 3 und Schalterelemente 4 zur Bedienung.

Zunächst wird von der Laserdiode 5 ein moduliertes Lasersignal 6 auf ein Zielobjekt 7 ausgesendet, dort reflek-

tiert, als zurücklaufendes Messsignal 8 von einer Empfängeroptik 9 aufgenommen und einem CCD-Sensor 22 zurückgeführt.

Nach der Laufzeitmessung des ausgesendeten und zurückgeworfenen Strahls wird über eine Displayansteuerung 11 das Ergebnis der erfolgten Distanzmessung auf ein Foliendisplay 12 als optische Ausgabeeinheit in Form von Skalenteilen 13 und Zahlenwerten 14 angezeigt. Wie aus der Zeichnung zu er- sehen ist, erstreckt sich die Folie parallel zur Längsrichtung 23 des Messsignals annähernd über die gesamte Länge der Vorrichtung.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, wird ist in der orthogonalen Richtung auf vorteilhafte Weise demonstriert, dass die Folie einer Krümmung 16 folgt und auf Grund ihrer geringen Dickenabmessung 17 mit dem Linealträgerteil 18 bündig zur Kante 19 verbunden werden kann.

Da auch die Skalierung bis zum Rand der Folie verläuft, können Messwerte parallaxenfrei abgelesen bzw. auf die Arbeitsfläche abgetragen oder angezeichnet werden.

Zum Zwecke des Kantenschutzes der Displayfolie und deren exakten Fixierung bei der Montage auf das Trägerteil 18 als Teil des Gehäuses 1 ist eine Gehäusevertiefung 20 vorgesehen, die sich über den Längsbereich des Lineals erstreckt. In dieser Vertiefung wird die Folie durch geeignete Klebeverfahren befestigt.

Um bei der Ausgestaltung dieser Vertiefung die Ablesegenauigkeit nicht zu beeinträchtigen, wird ein Richtwert ange-

strebt. So soll der Wert des Tiefenmaßes a den der Foliendicke d nicht überschreiten.

Die Erfindung geht aus von einer Messvorrichtung mit einer Anzeigeeinheit, in der in einer Schaltungsanordnung eine elektrooptische Darstellungseinheit 12 angeordnet, insbesondere mit einer Elektronikeinheit kombiniert ist, wobei die Darstellungseinheit 12 zur ablesbaren Darstellung eines Messergebnisses und die Elektronikeinheit zum Steuern der Darstellung des Messergebnisses ausgelegt ist. Zur Verbesserung bisher bekannter, vergleichsweise dicken und unflexiblen Messvorrichtungen sieht die Erfindung vor, dass die Darstellungsanordnung 12, insbesondere die gesamte Schaltungsanordnung, geschichtet und auf einem dünnflächigen Träger zur Bildung einer flexiblen Schichtanordnung aufgebracht ist.