AT396037B - Inkrementales messystem - Google Patents

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Description

AT 396 037 B
Die Erfindung betrifft ein inkrementales Meßsystem mit einer entlang der Teilungsspur eines Maßstabes vorgesehenen Reihe von Nullimpulsmarken, deren Lage zur Teilungsspur absolut festgelegt ist und an denen im Zusammenwirken mit einer Abtasteinheit, die wenigstens ein Photoelement aufweist, reproduzierbare Impulse erzeugt werden, die Steuervorgänge in einem elektronischen Zähler des Meßsystems auslösen, bei dem jeder 5 Nullimpulsmarke, die beim Meßvorgang zur Wirkung gelangen soll, ein Auswahlmittel zugeordnet ist und bei dem die ausgewählten Nullimpulsmarken jeweils nur beim gleichzeitigen Auftreten eines an der jeweiligen Nullimpulsmaike erzeugten Impulses und eines vom Auswahlmitlel verursachten Signals wirksam werden und bei dem das Auswahlmittel aus einem Schaltmittel besteht, das ein an der Abtasteinheit angeordnetes, eine Schaltfunktion auslösendes Element betätigt 10 Bei einem derartigen Meßsystem können Steuerimpulse auf verschiedene Weise verwertet werden, z. B. zum
Reproduzieren der Nullposition im Zähler, zum Anfahren einer bestimmten Position zu Beginn der Messung und zur Kontrolle auf Störimpulse.
Bei bekannten inkrementalen Meßsystemen sind demnach Anzahl und Lage der bei der Maßstabherstellung mitaufgebrachten Nullimpulsmarken entsprechend den Erfordernissen des Benutzers festgelegt Somit besteht IS beim späteren Einsatz des Meßsystems keine Möglichkeit mehr, die Anzahl und die Lage der Steuerimpulse zu verändern.
Zur Behebung dieser Nachteile wird beispielsweise in der DE-AS 25 40 412 vorgeschlagen, auf dem Maßstab bereits bei der Teilungsherstellung in zueinander festgelegten Abständen eine Reihe von Nullimpulsmarken vorzusehen und mindestens ein Schaltmittel auf dem Maßstab selbst oder in dessen unmittelbarer Nähe 20 anzuordnen, eine oder mehrere Nullimpulsmarken können ausgewählt und jeweils in Wirkzusammenhang mit dem Schaltmittel gebracht werden, indem jeder Nullimpulsmarke, die beim Meßvorgang zur Wirkung gelangen soll, ein Magnet zugeordnet ist, der beim Voibeibewegen der Abtasteinheit einen darauf angebrachten elektrischen Schalter ansteuert, dessen elektrischer Ausgang zusammen mit dem elektrischen Ausgang der Abtasteinheit an eine elektronische Baueinheit gelegt ist, die an ihrem Ausgang nur dann einen Steuerimpuls abgibt, wenn 25 gleichzeitig am Ausgang der Abtasteinheit und am Ausgang des Schalters ein elektrisches Signal anliegt
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein inkrementales Meßsystem der oben erwähnten Gattung mit frei auswählbaren Nullimpulsmarken weiter zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß an das wenigstens eine, die Nullimpulsmaikcn abtastende Photoelement ein weiteres Photoelement antiparallel angeschaltet ist, das auf Veranlassung des die 30 Schaltfunktion auslösenden Elementes beleuchtet bzw. nicht beleuchtet wird.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß wahlweise die benötigten bzw. nicht benötigten Nullimpulsmarken durch Zuordnung je eines Magneten oder einer Blende wirksam bzw. unwirksam gemacht werden können, wobei die gemäß der DE-AS 25 40 412 erforderliche elektronische Baueinheit entfallen kann, bzw. die Schaltmittel prell- und potentialfrei schalten. 35 Dabei ist es zweckmäßig, wenn an das die Nullimpulsmarken abtastende Photoelement ein Optokoppler parallel angeschaltet ist. Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung bestehen darin, daß das die Schaltfunktion auslösende Element an der Abtasteinheit einen magnetisch betätigbaren Reed-Schalter darstellt oder das die Schaltfunktion auslösende Element an der Abtasteinheit eine Feldplatte aufweist.
Bei einem inkrementalen Meßsystem mit einer entlang der Teilungsspur eines Maßstabes vorgesehenen Reihe 40 von Nullimpulsmarken, deren Lage zur Teilungsspur absolut festgelegt ist und an denen im Zusammenwirken mit einer Abtasteinheit, die wenigstens ein Photoelement aufweist, reproduzierbare Impulse erzeugt werden, die Steuervorgänge in einem elektronischen Zähler des Meßsystems anslösen, bei dem jeder Nullimpulsmarke, die beim Meßvorgang zur Wirkung gelangen soll, ein Auswahlmittel zugeordnet ist, und bei dem die ausgewählten Nullimpulsmarken jeweils nur beim gleichzeitigen Auftreten eines an der jeweiligen Nullimpulsmarke «zeugten 45 Impulses und eines von Auswahlmittel verursachten Signals wirksam werden, ist es vorteilhaft, wenn das Auswahlmittel aus einer von einer Lampe beleuchteten Blende besteht und daß an das wenigstens eine, die Nullimpulsmarken abtastende Photoelement ein weiteres Photoelement antiparallel angeschaltet ist, das auf Veranlassung der Blende beleuchtet bzw. nicht beleuchtet wird. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Blende vom Lichtstrom der zur Beleuchtung des Maßstabes vorgesehenen Lichtquelle beaufschlagt wird bzw. zwischen dem 50 die Nullimpulsmarken abtastenden Photoelement und dem antiparallel hierzu geschalteten Photoelement ein Widerstand vorgesehen ist.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt Es zeigen Fig. 1 schematisch ein inkrementales Meßsystem, Fig. 2 eine Draufsicht auf den Gittermaßstab, Fig. 2a eine Draufsicht auf den Gittermaßstab mit Blendensteuerung, Fig. 2b einen Schnitt durch das Meßsystem gemäß Fig. 2a und die Fig. 3 55 bis 5 verschiedene Schaltungsanordnungen nach der Erfindung.
Das Ausführungsbeispiel zeigt ein lichtelektrisches inkrementales Meßsystem, das aus einem Maßstab (1) und einer Abtasteinheit (2) besteht. Am Metallmaßstab (1) ist ein Strichgitter (3) (Fig. 2) aufgebracht, das im Auflicht photoelektrisch berührungsfrei abgetastet wird. Entlang des Strichgitters (3) ist eine Reihe von Nullimpulsmarken (4) vorgesehen, die jeweils aus Strichgruppen bestehen. Die am Strichgitter (3) erzeugten 60 elektrischen Signale, die in der Abtasteinheit (2) verstärkt und in Rechtecksignale (Tj, Tj) umgeformt werden, steuern über elektrische Leitungen (5,6) einen elektronischen Zähler (7), der die Meßwerte in digitaler Form -2-
AT 396 037 B anzeigt. Das an den Nullimpulsmarken (4) «zeugte Signal wird in der Abtasteinheit (2) verstärkt und steuert als Rechtecksignal (Sß) über eine Leitung (8) den Zähler (7) um diesen beispielsweise auf Null zu setzen.
Inkrementale Meßsysteme mit Nullimpulsmarken sind außer aus der DE-AS 25 40 412 bekannt und beschrieben z. B. im Prospekt der Firma Dr. Johannes Heidenhain GmbH, Traunreut, "LIDA 55,12", insbesondere Fig. 2, 2. Ausgabe März 1971.
Die Auswahl derjenigen Nullimpulsmarken (4), die beim Meßvorgang zur Wirkung bzw. nicht zur Wirkung gelangen sollen, erfolgt durch Zuordnung von Magneten (9), die zweckmäßig in Meßrichtung einstellbar sind und deren Magnetfeld bei Annäherung der Abtasteinheit (2) einen darauf befindlichen Reed-Schalter (10) ansteuert. In der Abtasteinheit (2) sind zwei Photoelemente (12,13) vorgesehen (Fig. 3 bis 5), die jeweils antiparallel zueinander an die beiden Eingänge eines Verstädtern (14) angeschlossen sind, der an eine Triggerstufe (15) angeschaltet ist. Das erste Photoelement (12) tastet die Reihe der Nullimpulsmarken (4) ab und liefert ein Signal, das nach einer Verstärkung im Verstärker (14) als Rechtecksignal (SB) am Ausgang der Triggerstufe (15) zur Steuerung des Zählers (7) über die Leitung (8) ansteht Das zweite Photoelement (13), das mit Gleichlicht beaufschlagt wird, dient zur Einstellung der Nullinie des vom ersten Photoelement (12) gelieferten Signals.
Erfindungsgemäß ist an das Photoelement (12) ein Photoelement (16) antiparallel angeschlossen, das von einer lichtemittierenden Diode (17) beleuchtet wird. In Fig. 3 ist an die lichtemittierende Diode (17), die über einen Widerstand (20) von einer Versorgungsspannung (U^) - vorzugsweise der Versorgungsspannung der Beleuchtungslampe für den Maßstab (1) - beaufschlagt ist, ein magnetisch betätigbaier Reed-Schalter (10) parallel angeschaltet. Bei den vom Photoelement (12) abgetasteten Nullimpulsmarken (4), die nicht zur Wirkung gelangen sollen und denen daher keine Magneten (9) zugeordnet sind, wird der Reed-Schalter (10) nicht betätigt, so daß das Photoelement (16) von der lichtemittierenden Diode (17) beleuchtet wird, wodurch die Signale des Photoelements (12) bei diesen Nullimpulsmarken (4) so verschoben werden, daß ihre Spitzen die Schwelle der Triggerstufe (15) nicht überschreiten können; am Ausgang der Triggerstufe (15) stehen bei diesen Nullimpulsmarken (4) daher keine Rechtecksignale (Sß) zur Steuerung des Zahlers (7) an. Denjenigen
Nullimpulsmarken (4), die zur Wirkung gelangen sollen, werden Magneten (9) zugeordnet, die jeweils den Reed-Schalter (10) betätigen, so daß das Photoelement (16) von der lichtemittierenden Diode (17) nicht oder nur schwach beleuchtet wird; die an diesen Nullimpulsmarken (4) vom Photoelement (12) erzeugten Signale steuern als Rechtecksignale (Sß) den Zähler (7) an. Diese Schaltungsanoidnung eignet sich besonders für den Fall, daß von der Reihe der auf dem Maßstab (1) vorgesehenen Nullimpulsmarken (4) nur wenige zur Wirkung gelangen sollen.
Soll von dieser Reihe von vorgesehenen Nullimpulsmarken (4) der überwiegende Teil zur Wirkung gelangen, empfiehlt sich die Schaltungsanordnung nach Fig. 4, bei der den wenigen, nicht benötigten Nullimpulsmarken (4) jeweils ein Magnet (9) zugeordnet wird, der den mit der lichtemittierenden Diode (17) in Reihenschaltung verbundenen Reed-Schalter (10) betätigt, so daß diese das Photoelement (16) beleuchtet und dadurch diese Nullimpulsmarken (4) nicht wirksam werden läßt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die beiden vorgenannten Schaltungsanordnungen gemäß Fig. 5 kombiniert und können je nach Bedarf des Anwenders mittels eines zweipoligen Umschalters (18) gewählt werden.
An Stelle des Photoelements (16) und der lichtemittierenden Diode (17) kann auch ein integrierter Optokoppler an das Photoelement (12) parallel angeschaltet sein. Der Reed-Schalter (10) kann beispielsweise auch durch eine Feldplatte ersetzt werden. Wie in den Fig. 2a und 2b dargestellt ist, kann die Beleuchtung bzw. Nichtbeleuchtung des Photoelementes (16) durch die lichtemittierende Diode (17) an Stelle des Auswahlmittels (9,10) auch auf mechanisch/optische Weise durch Fenster oder Blenden (21) erfolgen, die den jeweiligen Nullimpulsmarken (4) je nach Bedarf zugeordnet und zweckmäßig vom Lichtstrom der Beleuchtungslampe (22) für den Maßstab (1) beaufschlagt werden können. Die Verschiebung der Blenden kann manuell oder ferngesteuert erfolgen. Der Widerstand (19) ist vorgesehen, um die Toleranzen des Photostromes des Photoelementes (16) infolge Sättigungseffekts klein zu halten.
Die Erfindung ist nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern es sind im Rahmen der Erfindung selbstverständlich auch andere Ausführungsformen denkbar. So können beispielsweise bei gekapselten inkrementalen Meßsystemen, wie sie aus dem deutschen Gebrauchsmuster 75 04 025 bekannt sind, die Magneten in dem den Maßstab gegen Umwelteinflüsse abschirmenden Hohlkörper angebracht sein. -3-

Claims (7)

  1. AT 396 037 B PATENTANSPRÜCHE 1. Inkrementales Meßsystem mit einer entlang der Teilungsspur eines Maßstabes vorgesehenen Reihe von Nullimpulsmarken, deren Lage zur Teilungsspur absolut festgelegt ist und an denen im Zusammenwirken mit einer Abtasteinheit, die wenigstens ein Photoelement aufweist, reproduzierbare Impulse erzeugt werden, die Steuervorgänge in einem elektronischen Zähler des Meßsystems auslösen, bei dem jeder Nullimpulsmarke, die beim Meßvorgang zur Wirkung gelangen soll, ein Auswahlmittel zugeordnet ist und bei dem die ausgewählten Nullimpulsmarken jeweils nur beim gleichzeitigen Auftreten eines an der jeweiligen Nullimpulsmarke erzeugten Impulses und eines vom Auswahlmittel verursachten Signals wirksam werden und bei dem das Auswahlmittel aus einem Schaltmittel besteht, das ein an der Abtasteinheit angeordnetes, eine Schaltfunktion auslösendes Element betätigt, dadurch gekennzeichnet, daß an das wenigstens eine, die Nullimpulsmarken (4) abtastende Photoelement (12) ein weiteres Photoelement (16) antiparallel angeschaltet ist, das auf Veranlassung des die Schaltfunktion auslösenden Elementes (10) beleuchtet bzw. nicht beleuchtet wird.
  2. 2. Inkrementales Meßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an das die Nullimpulsmarken (4) abtastende Photoelement (12) ein Optokoppler parallel angeschaltet ist.
  3. 3. Inkrementales Meßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Schaltfunktion auslösende Element (10) an der Abtasteinheit (2) einen magnetisch betätigbaren Reed-Schalter darstellt.
  4. 4. Inkrementales Meßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Schaltfunktion auslösende Element (10) an der Abtasteinheit (2) eine Feldplatte aufweist
  5. 5. Inkrementales Meßsystem mit einer entlang der Teilungsspur eines Maßstabes vorgesehenen Reihe von Nullimpulsmarken, deren Lage zur Teilungsspur absolut festgelegt ist und an denen im Zusammenwirken mit einer Abtasteinheit, die wenigstens ein Photoelement aufweist, reproduzierbare Impulse erzeugt werden, die Steuervorgänge in einem elektronischen Zähler des Meßsystems auslösen, bei dem jeder Nullimpulsmarke, die beim Meßvorgang zur Wirkung gelangen soll, ein Auswahlmittel zugeordnet ist, und bei dem die ausgewählten Nullimpulsmarken jeweils nur beim gleichzeitigen Auftreten eines an der jeweiligen Nullimpulsmarke erzeugten Impulses und eines von Auswahlmittel verursachten Signals wirksam werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Auswahlmittel aus einer von einer Lampe beleuchteten Blende besteht und daß an das wenigstens eine, die Nullimpulsmarken (4) abtastende Photoelement (12) ein weiteres Photoelement (16) antiparallel angeschaltet ist, das auf Veranlassung der Blende beleuchtet bzw. nicht beleuchtet wird.
  6. 6. Inkrementales Meßsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende vom Lichtstrom der zur Beleuchtung des Maßstabes vorgesehenen Lichtquelle beaufschlagt wird.
  7. 7. Inkrementales Meßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem die Nullimpulsmarken (4) abtastenden Photoelement (12) und dem antiparallel hierzu geschalteten Photoelement (16) ein Widerstand (19) vorgesehen ist. Hiezu 3 Blatt Zeichnungen -4-
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