CH620517A5

CH620517A5 -

Info

Publication number: CH620517A5
Application number: CH757678A
Authority: CH
Inventors: Horst Dr Burkhardt; Ernst Schwefel; Alfons Baumgartner; Anton Mayer; Michael Rauth
Original assignee: Heidenhain Gmbh Dr Johannes
Priority date: 1977-07-21
Filing date: 1978-07-12
Publication date: 1980-11-28
Also published as: US4229646A; DE2732954C2; JPS6339846B2; GB2001787B; FR2398286A1; ATA507278A; AT361086B; JPS5423563A; GB2001787A; FR2398286B1; DE2732954B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Inkrementale Messeinrichtung zum Messen oder Positionieren der Relativlage zweier Objekte mit einem Masstab und Abtastkopf sowie einem elektronischen Vorwärts-/Rückwärtszähler. Die Objekte können hierbei der Schlitten bzw. das Bett einer Bearbeitungs- oder Messmaschine sein.

Die Positionierung der vorgenannten Objekte kann je nach Art der Zeichnungsvermessung absolut von einer Bezugslinie aus oder im Kettenmass durch wiederholtes Nullen geschehen. Bekannte, z.B. in der CH-PS 506 213 beschriebene Längenoder Winkelmesseinrichtungen sind mit Mängeln behaftet,

wenn wechselweise die Positionierung von Absolutmassen oder Kettenmassen erfolgen soll.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine inkrementale Messeinrichtung zu schaffen, die mit nur wenigen elektronischen Bausteinen eine Vielzahl von Mess- oder Positionieraufgaben gestattet, vielseitig einsetzbar ist und dabei eine zuverlässige Arbeitsweise ermöglicht.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe bei einer inkrementalen Messeinrichtung der eingangs genannten Art dadurch, dass wenigstens ein elektronischer Speicher an einem Rechner angeschlossen ist, der Zugriff zum Zählerstand des Vorwärts-/ Rückwärtszählers hat, dass am Rechner ferner ein Bezugspunktumschalter angeschlossen ist, dessen einzelnen Schalterstellungen jeweils ein Speicherplatz zugeordnet ist, und dass eine am Rechner angeschlossene Anzeigevorrichtung zum Anzeigen des Resultates aus dem Zählerstand des Vorwärts-/ Rückwärtszählers und dem Speicherwert des angewählten Speichers vorgesehen ist.

Bei einer bevorzugten Ausbildung dieser inkrementalen Messeinrichtungen ist ein Bezugspunktumschalter mit wenigstens zwei Stellungen vorgesehen, wobei bei Vorwahl der ersten Stellung die Anzeigevorrichtung den auf den Maschinennullpunkt bezogenen momentanen Messwert anzeigt (Anzeigewert gleich Zählerstand) und bei Vorwahl der zweiten Stellung oder weiteren Stellungen eine Anzeige erfolgt, die aus Zählerstand minus einem gespeicherten Wert resultiert.

Bei der inkrementalen Messeinrichtung können auch eine Lösch- und vorzugsweise eine Setztaste vorgesehen sein, die nur auf den Rechner wirkt bzw. wirken, der in Abhängigkeit von der Stellung des Bezugspunktumschalters einen entsprechenden Speicher anwählt, dermassen, dass beim Betätigen der Löschtaste der Zählerstand und gegebenenfalls beim Betätigen der Setztaste der Zählerstand minus Setzwert in den elektronischen Speicher eingegeben wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den abhängigen Ansprüchen 4 bis 10.

Die Erfindung bietet folgende wesentliche Vorteile:

1. Mit nur einem einzigen elektronischen Vor-/Rückwärts-zähler können, wenn man genügend viele Speicherplätze vor2

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sieht, praktisch beliebig viele Bezugspunkte (Nullpunkte)

gesetzt werden. Es ist ein beliebiger Wechsel der Bezugspunkte ohne erneute Zählereichung möglich.

2. Absoluter Nullpunkt (Maschinennullpunkt) und jeder andere gewählte Bezugspunkt kann jederzeit über Schalter 5 angewählt bzw. rückgerufen werden. Somit ist ein Wechsel zwischen den einzelnen Bezugssystemen möglich, d.h. es können mehrere Bezugssysteme nebeneinander angeordnet werden (z.B. Absolut-Kettenmass usw.).

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3. Einfache Bedienungsweise und vielseitige Anwendbarkeit des Zählers bzw. der Messeinrichtung.

4. Trotz Einrichtung zur Bezugspunktumschaltung etc.

kleine, kompakte Bauform des Zählers.

5. Rechner, der vorzugsweise ein Mikrocomputer ist, bietet auch noch die Möglichkeit der Durchführung anderer Rechenoperationen, z.B. Umrechnung von Zoll in Millimeter und die Vorzeichenbildung.

Die Zeichnungen zeigen Blockschaltbilder zweier Ausfüh- 20 rungsbeispiele der Erfindung mit deren Hilfe die Erfindung noch näher erläutert werden soll.

Eine inkrementale Messeinrichtung zum Messen und Posi- 2s tionieren der Relativlage zweier Objekte mit Gittermassstab G und Abtastkopf AK liefert Signale, die in bekannter Weise in einem Verstärker V verstärkt, in einem Trigger T getriggert,

über einen Richtungsdiskriminator RD und über eine Vorzeichenstufe VZ in einen Vor-/Rückwärtszähler VR eingespeist 30 werden. Eine sogenannte Nullimpulsspur RI auf dem Gittermassstab G liefert ein Referenzsignal RI', dessen Lage zur Teilung G des Messsystems absolut festgelegt ist. Dieses Referenzsignal RI' wird verstärkt und getriggert einer Nullimpuls-auswerteschaltung NA zugeführt. Der Vor-/Rückwärtszähler 35 VR zählt ständig die vom Messsystem gelieferten Impulse. Ein Digitalrechner C, der hier durch einen Mikrocomputer realisiert ist, weist Speicher S1/S2/S3 auf und hat Zugriff zum Zählerstand. Mit Hilfe eines Bezugspunktumschalters B kann über dessen verschiedene Stellungen jeweils ein Speicher S[ oder S2 oder S3 40 angewählt werden. Der Rechner C bildet aus dem Zählerstand und dem angewählten Speicherwert ein Resultat (Differenz) und gibt es in eine Anzeige A ein. Die Stellung des Bezugspunktumschalters B kann beliebig gewechselt werden, so dass in Verbindung mit den Speichern Si/S2/S3 beliebige Bezugspunkte 45 ausgewählt werden können. Um verschiedene Werte speichern zu können, ist dem Bezugspunktumschalter B eine Lösch- und Setztaste L bzw. ST zugeordnet, die nur auf den Rechner C wirken. Beim Betätigen der Löschtaste L überträgt der Rechner C den momentanen Zählerstand in den Speicher Sj oder S2 oder 50 S3, der der momentanen Stellung des Bezugspunktumschalters B zugeordnet ist. Da der Rechner C die Differenz zwischen dem Zählerstand und dem angewählten Speicherwert bildet, zeigt die Anzeige A in diesem Moment «0» an. Auf diese Weise ist ein Bezugspunkt geschaffen worden. Wenn nun die Messeinrich- 55 tung dem Zähler VR weitere Impulse liefert — etwa durch Verändern der Relativlage der beiden Objekte - bildet der Rechner C die Differenz aus neuem Zählerstand und dem gespeicherten Wert und veranlasst deren Anzeige. Zur Anzeige kommt nun der Wert, der der Veränderung der Relativlage der 60 beiden Objekte seit der Betätigung der Löschtaste L entspricht. Durch erneutes Betätigen der Löschtaste L kann der bisherige Wert im angewählten Speicher Sj oder S2 oder S3 gelöscht und ein neuer Momentanwert eingespeichert werden. Auf diese Weise lassen sich beliebige Bezugspunkte schaffen. Je nach (,$ Anzahl der Speicher S1/S2/S3 und der entsprechenden Anzahl der Stufen des Bezugspunktumschalters B kann eine Vielfalt von Bezugspunkten gebildet werden, die durch Verändern der

Stellung des Bezugspunktumschalters B anwählbar bzw. rückrufbar sind.

Der Zähler kann also in besonders vorteilhafter Weise in Verbindung mit der inkrementalen Messeinrichtung an beliebigen Stellen Bezugspunkte erzeugen, die jederzeit rückrufbar sind, und deren Anzahl lediglich durch die Speicherkapazität begrenzt wird. Beispielsweise lässt sich diese Möglichkeit bei Kettenvermassungen sehr vorteilhaft nutzen.

Eine Bereicherung der inkrementalen Messeinrichtung stellt die Setztaste ST dar. Bei Betätigung der Setztaste ST wird ein beliebiger an einer Eingabeeinheit EE vorher gewählter Setzwert in dem Rechner C derart verarbeitet, dass der Zählerstand minus dem Setzwert in den elktronischen Speicher Sj oder S2 oder S3 eingespeichert wird. Angezeigt wird wiederum die vom Rechner C gebildete Differenz von Zählerstand und Speicherwert.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform, die in der Figur 1 als Blockschaltbild gezeigt ist, wird in einer bestimmten Stellung des Bezugspunktumschalters B der Absolutwert des zu positionierenden Objektes angegeben (Anzeigewert gleich Zählerstand). Durch den Referenzimpuls RI' wird der Zähler VR auf einen absoluten Wert, bevorzugt auf den Maschinennullpunkt, geeicht. Der Referenzimpuls RI' wird dazu in der Nullimpuls-auswerteschaltung NA ausgewertet und dem Zähler VR zugeführt. Andere Bezugspunkte als dieser absolute Bezugspunkt können jedoch jederzeit durch eine andere Stellung des Bezugspunktumschalters B angewählt werden.

Weiterhin ist es bei der beschriebenen inkrementalen Messeinrichtung auf einfache Weise möglich Fehler zu korrigieren, die beispielsweise in den Führungen der genannten Objekte oder in der Teilung G des Messystems vorhanden sind. Absoluten Lagewerten ordnet man fest eingespeicherte, durch eine besondere Messung ermittelte Korrekturwerte zu, die rechnerisch berücksichtigt werden.

Die genannten absoluten Lagewerte lassen sich jederzeit mit Hilfe von codierten Referenzmarken RI (Codespur nicht dargestellt) des Gittermassstabes G auffinden und mit den genannten Korrekturwerten beaufschlagen, so dass an diesen absoluten Lagewerten der Zählerstand berichtigt wird. Jedem absoluten Lagewert ist dabei ein vorab ermittelter Korrekturwert zugeordnet, der einen bestimmten Speicherplatz einnimmt. Die Informationen der vorgenannten Codespur an den Referenzmarken RI werden vorzugsweise im Rechner C decodiert.

Es ist von Vorteil, in diesem Zähler noch eine interne Spannungsversorgung mittels Batterie oder Akkumulator vorzusehen, um sicherzustellen, dass bei Ausfall der externen Versorgungsspannung nicht Speicherwerte sowie das Programm des Rechners C verloren gehen.

In der Figur 2 ist das Blockschaltbild einer Variante der inkrementalen Messeinrichtung gezeigt.

Ergänzend zu den frei wählbaren Bezugspunkten und der Möglichkeit, bestimmte Werte über die Setztaste ST zu «setzen», lässt sich bei dem aufgeführten elektronischen Zähler mittels der eingangs beschriebenen Nullimpulsspur auch ein absoluter Null- oder Referenzimpuls RI' jederzeit durch einen Nullimpulsschalter NI anwählen und zum Stoppen oder Starten des Zählers VR heranziehen. In gestopptem Zustand kann dann der Lösch- oder Setzvorgang erfolgen, und zwar unter Zuhilfenahme des Rechners C, der bewirkt, dass beim Betätigen der Löschtaste L der Zählerstand und beim Betätigen der Setztaste ST der Zählerstand minus dem Setzwert in einen vorgewählten Speicher Sj oder S2 oder S3 eingegeben wird, ohne dass dabei die Bezugspunkte in den anderen durch die Schalterstellung bestimmbaren Bezugssystemen verändert werden.

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Auch andere Rechenoperationen, z.B. Umwandlung von Zoll in Millimeter und die Vorzeichenbildung können durch die beschriebene Verwendung eines Mikrocomputers C leicht ausgeführt werden.

Die inkrementale Messeinrichtung lässt sich vorteilhaft auch bei einer numerisch gesteuerten Maschine anwenden.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

620 517 PATENTANSPRÜCHE

1. Inkrementale Messeinrichtung zum Messen oder Positionieren der Relativlage zweier Objekte, mit einem Massstab und Abtastkopf sowie einem elektronischen Vorwärts-/Rückwärts-zähler, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein elektronischer Speicher (Sj ; S2; S3) an einem Rechner (C) angeschlossen ist, der Zugriff zum Zählerstand des Vorwärts-/Rückwärtszäh-lers (VR) hat, dass am Rechner (C) ferner ein Bezugspunktwählschalter (B) angeschlossen ist, dessen einzelnen Schalterstellungen jeweils ein Speicherplatz (Sj ; S2; S3) zugeordnet ist und dass eine am Rechner (C) angeschlossene Anzeigevorrichtung (A) zum Anzeigen des Resultates aus dem Zählerstand des Vorwärts-/Rückwärtszählers (VR) und dem Speicherwert des angewählten Speichers (Sj oder S2 oder S3) vorgesehen ist.

2. Inkrementale Messeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bezugspunktwählschalter (B) mit wenigstens zwei Stellungen vorgesehen ist und dass bei Vorwahl der ersten Stellung die Anzeigevorrichtung (A) den auf den Maschinennullpunkt bezogenen momentanen Messwert anzeigt und bei Vorwahl der zweiten Stellung oder weiteren Stellungen eine Anzeige erfolgt, die aus dem Zählerstand minus einem gespeicherten Wert resultiert.

3. Inkrementale Messeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lösch- und vorzugsweise eine Setztaste (L bzw. ST) vorgesehen sind, die nur auf den Rechner (C) wirken, der in Abhängigkeit von der Stellung des Bezugspunktwählschalters (B) einen entsprechenden Speicher (Sj oder S2 oder S3) anwählt, dermassen, dass beim Betätigen der Löschtaste (T) der Zählerstand und gegebenenfalls beim Betätigen der Setztaste (ST) der Zählerstand minus Setzwert in den elektronischen Speicher (Si oder S2 oder S3) eingegeben wird.

4. Inkrementale Messeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Stoppen oder Starten des Vorwärts-/ Rückwärtszählers (VR) Mittel zur Erzeugung wenigstens eines Referenzimpulses (RT), dessen Lage zur Teilung (G) des Massstabes festgelegt ist, vorgesehen sind, und dass unter Zuhilfenahme des Rechners (C) im gestoppten Zustand der Lösch- und gegebenenfalls der Setzvorgang erfolgt, derart, dass beim Betätigen der Löschtaste (T) der Zählerstand und gegebenenfalls beim Betätigen der Setztaste (ST) der Zählerstand minus Setzwert in den vorgenannten Speicher (Sj ; S2; S3) eingegeben wird, ohne Bezugspunkte gemäss der anderen Schalterstellungen zu verändern.

5. Inkrementale Messeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Schaltmittel zum Nullen oder Setzen des Vorwärts-Rückwärtszählers (VR) in der ersten Stellung des Bezugspunktwählschalters (B) mittels wenigstens eines Referenzimpulses (RI'), dessen Lage zur Teilung (G) des Massstabes festgelegt ist, vorgesehen sind.

6. Inkrementale Messeinrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Korrektureinrichtung, die eingerichtet ist, um bestimmten, auf den Maschinennullpunkt bezogenen Messwerten durch eine gesonderte Messung ermittelte Korrekturwerte rechnerisch zuzuordnen.

7. Inkrementale Messeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der Teilung (G) des Massstabes eine Vielzahl von Referenzmarken (RI) angeordnet ist, die entsprechend viele auf den Maschinennullpunkt bezogene Messwerte repräsentieren, dass jeder Referenzmarke (RI) eine codierte Spur zur Identifizierung des jeweiligen Messwertes zugeordnet ist, dass ferner jedem bei einer Referenzmarke (RI) abrufbaren Messwert ein eingespeicherter Korrekturwert zugeordnet ist, und dass zumindest jeweils beim Auftreten eines Referenzimpulses (RI') der Rechner (C) den momentanen auf den Maschinennullpunkt bezogenen Messwert mit dem zugehörigen Korrekturwert beaufschlagt und den Zählerstand des Vorwärts-Rückwärtszählers (VR) berichtigt.

8. Inkrementale Messeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorwärts-Rückwärtszähler (VR) einen Umrechnungsbaustein zur Millimeter/Zoll-Umwandlung und einen Baustein zur Vorzeichenbildung enthält.

9. Inkrementale Messeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Vorwärts-Rückwärtszähler (VR) eine Batterie oder ein Akkumulator vorgesehen ist, deren bzw. dessen Spannung bei Netzausfall ein Löschen der gespeicherten Werte und des Programmes des Rechners (C) verhindert.

10. Inkrementale Messeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechner (C) ein Digitalrechner in Mikrocomputerbauform ist.

11. Verwendung der inkrementalen Messeinrichtung nach Anspruch 1 bei einer numerisch gesteuerten Maschine.