DD144957A1 - Wegmesseinrichtung fuer be-und verarbeitungsmaschinen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wegmesseinrichtung, deren Ziel in der Lieferung einwandfrei reproduzierbarer Weg-Istwerte, in der Anpassbarkeit an moegliche Steuerungskonzepte fuer die Messwertverarbeitung und in der kostenguenstigeren Fertigung des Massstabes und des Abtastsystems besteht. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine fuer die Steuerung von Betriebsparametern geeignete Wegmesseinrichtung zu schaffen, die eine innere und aeussere Stoerimpulsbeeinflussung allseitig ausschliesst. Die Aufgabe wird geloest, durch eine in den Inkrementalmassstab 2 parallel zur Zaehlspur 19 vorgesehene Kontrollspur 20, die aus mehreren gleichen Durchbruechen 18 besteht, wobei jeder Kontrolldurchbruch zwischen zwei Zaehldurchbruechen angeordnet ist und ausser den Zaehlimpulsen auch die Kontrollimpulse einer elektrischen Schaltung zur Stoerimpulskompensation 6 zufuehrbar sind, die Kontrollimpulse mit den Zaehlimpulsen in einer elektrischen Schaltung 9 als Verknuepfung zwischen Zaehl- und Kontrollimpulsverarbeitung 7; 8 verknuepfbar, als auch dem Vor-Rueckwaerts-Zaehler 10 direkt zufuehrbar sind und die elektrische Schaltung fuer die Kontrollimpulsverarbeitung 8 derart ausgebildet ist, dass trotz endlicher Breite der Kontrolldurchbrueche nur ein Kontrollimpuls mit der Zaehlimpulsfolge vergleichbar ist.

Description

18.· 6_β ^; 1979

Titel der Erfindung

Wegmeßeinrichtung für Ee- und Yerarbeitungsmaschinen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Wegmeßeinrichtung für Be- und Verarbeitungsmaschinen in Verbindung mit einer Einrichtung zur Meßwerterfassung und ~speicherung₉ wie Wege- und Positionssignale und Betriebsgrößen ₉ wie Temperatur₀ Druck, Drehzahl zur Wegmessung unterschiedlicher Maschinenteile und damit zur reproduzierbaren Verfügbarkeit beliebiger Arbeits- und Steuerbefehle_e

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt sind Einrichtungen zur Erfassung des Weg-Istwertes, die auf analoger Basis arbeiten«, Hier erfolgt die Darstellung einer physikalischen Größe analog durch.eine andere entsprechende physikalische Größe» Wird z_e B« die Wegänderung mittels eines Präzisionspotentiometers erfaßt, so tritt auf Grund der berührenden Messung ein relativ

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schneller Verschleiß dieses Systems ein» Die kontaktlos ar~ beitenden induktiven Drehmelder vermeiden zwar diesen Nachteil und sind außerdem robust und verhältnismäßig einfach aufgebaut; da aber die Symmetrie ihres Aufbaues die erreichbare Auflösung bestimmt, müssen sie mit hoher Genauigkeit gefertigt werden, was sie wiederum sehr kostenaufwendig werden läßt· Des weiteren benötigen sie, wie alle rotato~ rischen Geber zum Antrieb Zahnstange und Ritzel«

Da die Sollwerteingabe meist digital erfolgt, so ist jedem analogen Meßsystem ein A/D-Wandler nachzuschalten, was auf Grund der hohen Kosten dieser.Wandler ein Hauptnachteil der analogen Meßsysteme darstellt.

Für Be- und Verarbeitungsmas chinen muß die verwendete Wegmeßeinrichtung in der Lage sein, sich dem raunen Werkstattbetrieb anzupassen, Schmutz, Staub und Verarbeitungsabfalle dürfen auf den an der Maschine angebrachten Teil der Meßeinrichtung,, meist bestehend aus Meßlineal und Abtastkopf, keinen Einfluß haben₆ Außerdem muß die Einrichtung einfach im Aufbau und preiswert sein, um einen universellen Einsatz zu gewährleisten. Meßeinrichtungen mit kompliziert codierten Maßstäben erfüllen diese Forderungen nicht»

Von den bekannten digitalen Einrichtungen zur Weg-Istwerterfassung, sind außer den inkrementalen Systemen auch absolute bekannt* Die digital-absoluten Systeme arbeiten mit codierten Maßstäben verschiedener Code* Beim meist verwendeten Dualcode muß zur sicheren Abtastung des Maßstabes mit Zonenabtastung (V-Abtastung) gearbeitet werden» Würde der Maßstab im Gray-Code codiert, so muß ein Codeumsetzer nachgeschaltet werden, der einen für.Steuerungs- und Rechenoperationen geeigneten Code ausgibt«

Der Hauptnachteil der digital-absoluten Systeme besteht in der Verwendung der teueren codierten Maßstäbe, in der Schmutz- und Staiibempfindlichkeit dieser Maßstäbe und in der Einhaltung höchster Verfahrgenauigkeiten zwischen der Abtastein-

richtung und dem Maßstab, um die einwandfreie Abtastung im Auflichtverfahren über die gesamte Maßstablänge zu gewährleisten« Da zur Abtastung im Auflichtverfahren eine komplizierte Abtast- und Umlenkoptik erforderlich ist, wird das digital-absolute System abermals verteuert«

Die bei der Positionierung auf Be-r> und Verarbeitungsmaschinen auftretenden Pehlmessungen, 2. B# Überfahren des Sollwertes infolge Massenträgheit, Fichterreichen des Sollwertes durch vorzeitiges Abbremsen und die durch Maschinenschwingungen erzeugten Zählschritte, werden durch diese Erfindung nicht berührt· Sie sind bereits durch das DDR-Patent 67 162 gelöst worden·

In der Schweizer-Patentschrift 523 771 ist ein Verfahren zur Steuerung der Lage eines beweglichen Bauteiles einer Spritzgießmaschine angegeben, daß die mechanisch betätigten Grenzschalter ersetzt· Dieses Verfahren ist durch die Erzeugung eines Lagesignals, durch den Vergleich dieses Lagesignals mit einem Sollsignal und durch die daraus resultierende ~ Erzeugung eines Steuersignals für die Weiterverarbeitung gekennzeichnete Pur diese Lösung werden keine Möglichkeiten zur Kompensation auftretender Störimpulse angegeben«

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer digital-inkremental en Wegmeßeiiirichtung für Be- und Verarbeitungsmaschinen, die für alle für den Be- oder Verarbeitungsprozeß erforderlichen Verfahrgeschwindigkeiten durch Kompensation auftretender elektrischer Störimpulse einwandfrei reproduzierbare Istwerte liefert, die an kein bestimmtes Steuerungskonzept für die Meßwertverarbeitung gebunden ist und die keinen hohen technologischen Aufwand für die Fertigung des Maßstabes und des Abtastsystems erfordert«

Wesen der Erfindung

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin$ eine für die Steuerung, unterschiedlicher.Betriebsparameter ,> wie Druck, Temperatur, Drehzahl und dgl« für Be- und Verarbeitungsmaschinen geeignete Meßeinrichtung zu schaff en? die eine innere und äußere Störimpulsbeeinflussung allseitig ausschließt«

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Meßeinrichtung eine im Funktionsprinzip an sich bekannte digital-inkrementale Wegmeßeinrichtung ist, die aus der Kombination folgender Baugruppen und Schaltungsvarianten besteht:

n· einem Inkrementalmaßstab mit Doppelspur, einer Zählspur • und einer Kontrollspur, der in Wirkverbindung mit einem im Durchlichtverfahren arbeitenden, aus einer Abtasteinrichtung und einer Zähl- und Kontrollimpulsbildungseinheit bestehenden Meßkopf steht, der auf getrennten Leitungen zwei Zählimpulsfolgen J^ und J₂ mit ihren zugehörigen Negationen J^ und X-, und einen Kontrollimpuls K mit seiner Negation K ausgibt,

·» einer elektrischen Schaltung zur Störimpulskompensation, die jede Zählimpulsfolge mit ihrer Negation und den Kontrollimpuls mit seiner Negation unabhängig voneinander . miteinander verknüpft₉

« eine Zählimpulsverarbeitung mit Richtungsentscheid und KontrollimpulsVerarbeitung5 , .

- eine Verknüpfungseinheit zwischen Zähl— und Kontroll·" . impulsverarbeitung und einem Vor- und Rückwärts-Zähler«·

Besonders vorteilhaft für die Fertigung ist die Verwendung eines durchbrochenen Meßlineals oder einer durchbrochenen Meßkreisschoibe₅ da diese sehr einfach herstellbar sind und im Durchlichtverfahren abgetastet werden können«

Zur Abtastung wird eine Anordnung verwendet, die flächenhaf~ te Fototransistorchips in Kombination mit einem im geringsten Abstand befindlichen Abtastspalt.vor der lichtempfindlichen Schicht dieser Empfänger besitzt. Dadurch können die bei diskreten Fototransistoren auftretenden Störeinflüsse durch Streulicht und Schieleffekt beseitigt werden./ Für den Einsatzfall wird damit die Meßgenauigkeit des Wegmeßsystems garantiert«, Die Lage der Abtasteinrichtung ist rechtwinklig zum Meßlineal, wobei das Meßlineal selbst durch eine Aussparung im Abtastkopf bewegt wird«

Das verwendete Meßlineal besitzt eine fortlaufende Zählspur gleicher Durchbrüche mit konstantem Abstand voneinander und eine unterhalb davon befindliche Kontrollspur, die nur aus wenigen Durchbrüchen besteht« Zur Zählungskontrolle wird nur jeweils ein Durchbruch bei Null oder einem anderen. Kontrollwert (je nach Baugröße der Maschine) verwendete Durch die geometrische Anordnung des Kontrolliinpulsdurchbruches, zwischen zwei Zählimpulsdurchbrüchen auf dem Maßstab , erscheint der Kontrollimpuls unabhängig von der Verfahrrichtung zwischen Meßkopf und Maßstab immer an der gleichen Steile« Die weiteren,' sich auf.der Kontrollspur befind« liehen Durchbrüche werden abgedeckt* Pur die Kreisscheibe gilt entsprechendes, wobei zur sicheren Kontrollwerteingabe in den Zähler hierfür ein zusätzliches Signal und eine sich, daran anschließende Verknüpfungsschaltung erforderlich sinde

Während eines Hubes vorwärts und rückwärts muß der Kontrollwert einmal sicher überfahren werden₃ um somit gegebenenfalls auftretende Fehlimpulse^ die Falschzählungen ausgelöst haben können, zu kompensieren*

Die Reproduzierbarkeit der Zählimpulse wird durch ein Verhältnis Breite des Abtastspaltes zur Rasterkonstante des Maßstabes von 1:20 erreicht«,

Die Kombination"von Kontrollimpulsbildung und Verknüpfungsschaltung zur Störimpulskompensation zwischen der tatsächlichen und der negierten Zählimpulsfolge bietet eine sichere Gewähr· für das Hicht-Beeinflussen der.digital-inkrementalen Zählung durch auftretende Fehlimpulse*

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden« .·.· Die zugehörige Zeichnung zeigt: . ·

Figo 1: Schaltung zur Verarbeitung der Zählimpulsfolgen

^Λ mit ihren Negationen und des Eontrollimpulses mit seiner Negation und ihr Zusammenwirken als Kombination zur Störimpulskompensation,

Fig· 2: Schematische Darstellung einer Plastverarbeitungs-" maschine mit Wegmeßeinrichtungen

Pig» 3* Wegmeßsystem aus Maßstab und Meßkopf

Die Wegmeßeinrichtung 1 besteht aus dem Meßlineal oder der Meßkreisscheibe 2 (im folgenden nur als Meßlineal bezeichnet) und dem Meßkopf 3» Im Meßkopf 3 sind die Abtasteinrichtung 4· und.die Zähl- und Eontrollimpulsbildungseinheiten 5 angeordnet«,' Das durch den Meßkopf 3 geführte Meßlineal 2 wird von der Abtasteinrichtung 4$ in der sich eine Licht·» quelle und die Fototransistorchips mit Abtastspalt befinden_s abgetastet«»¹ Durch die Zähl- und Eontrollimpulsbildungseinheiten 5 werden die Zählimpulsfolgen J^ und Jp mit ihren Negationen "Jy. und X, und der Kontrollimpuls K mit seiner Negation K gebildet und getrennt für jede Zählimpulsfolge und für den Kontrollimpuls auf die Störimpulskompensationsschaltungen 6 gegeben«; Hier erfolgt wiederum getrennt die Verknüpfung jeder Zählimpulsfolge dL und Jp mit ihrer zugehörigen Negation 7,. und .X>. und des Kontrollimpulses E mit seiner Negation K", Die beiden Zählimpulsfolgen J^ und J₂ gelangen zur Zählimpulsverarbeitung 7 und der Kontrollimpuls K zur Eontroilimpulsverarbeitung 8« Nach der Verarbeitung werden die Zählimpulse für die Vorwärtszählung Jy- und für die Rückwärtszählung J« in der Verknüpfungsschaltung 9 mit dem Kontro.11impuls K verknüpft und anschließend ge-

trennt für die jeweilige Zählrichtung auf den Vor-Rückwärts-Zähler 10 gegeben. Ebenfalls von der Kontrollimpulsverarbeitung 8 werden die statischen Eingänge und die Rucksteileingänge des Vor-Rückwärts-Zählers 10 angesteuerte An den Aus-. gangen 11 dieses Zählers können die Signale zur Anzeige bzw© Weiterverarbeitung abgenommen v/erden·

An der schematisch dargestellten PlastVerarbeitungsmaschine 12 soll die Bewegung der beweglichen Werkzeugaufspannplatte 13, die Bewegung der Spritz- und Piastiziereinheit 14, die Bewegung des Schneckenkolbens 15 und die Auswerferfreisteilung 16 in Richtung der Doppelpfeile 17 überwacht und angezeigt werden« Hierzu wird für jedes der abgebildeten Maschinenteile eine digital-inkrementale Wegmeßeinrichtung 1 verwendete

Das Meßlineal 2 dieser Einrichtung wird an den beweglichen Maschinenteilen 13_S 14, 15 und 16 fest angebracht und längs des Verstellweges bewegte Der zur Wegmeßeinrichtung 1 gehörende Meßkopf 3 ist zu dem entsprechenden Meßlineal 2 immer an einer feststehenden Baueinheit angebracht, was einen besonderen Vorteil für die Kabelführung bietet» Das Meßlineal 2 trägt eine Zählspur 19$ die von zwei um einen bestimmten Betrag versetzten Fototransistoren zum Zwecke der Zählimpuls- und Richtungsentscheidbildung abgetastet wird* Unterhalb der Zählspur befindet sich die Kontrollspur 20, die nur zum Zweck der Nullstellung bzw«, der Kontrollimpulsbildung an einer bestimmten Stelle von einem zusätzlichen Fotota^ansistor abgetastet wird_o Da die Kontrollspur einen oder mehrere kontinuierlich oder diskontinuierlich angeordnete Durchbrüche 18 besitzt, von denen meist nur einer zur Eontrollimpulsbildung benutzt wird, so werden die.restlichen Durchbrüche mittels einer Abdeckeinheit 21₉ z. B₀ eines Blechstreifens, verschlossene Das Meßlineal 2 ist in einer Führungsschiene 22 gefaßt, die demselben Stabilität verleiht und-gleichzeitig eine exakte Befestigungsmöglichkeit an den entsprechenden Maschinenteilen gewährleistete

Claims (1)

1. Erfindungsansprüches

   1« Wegmeßeinrichtung für Be- und Verarbeitungsmaschinen in Verbindung mit einer Einrichtung zur Meßwerterfassung und -speicherung, wie Wege- und Positionssignale und Betriebsgrößen $ wie Temperatur, Druck, Drehzahl und dgl« zur Wegmessung unterschiedlicher Maschinenteile und damit zur reproduzierbaren Verfügbarkeit beliebiger Arbeits- und Steuerbefehles, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Baugruppen und Schaltungsvarianten;

   - ein Inkrementalmaßstab (2) mit Doppelspur ₉ einer Zählspur (19) und einer Kontrollspur (20)_s steht in Wirkverbindung mit einem im Durchlichtverfahren arbeitenden Meßkopf (3)« bestehend aus Abtasteinrichtung (4) und Zähl- und Kontrollimpulsbildungseinheit (5)? der a-uf getrennten Leitungen zwei Zählimpulsfolgen J^ und Jp mit ihren zugehörigen Negationen J^ und X> ^urL<3. einen Kontrollimpuls K mit seiner Negation Έ. ausgibt^

   - eine elektrische Schaltung zur Störimpulskompensation.(6), verknüpft unabhängig voneinander miteinander jede Zählimpulsfolge mit ihrer Negation und den Kontrollimpuls mit seiner Negation,

   - elektrische Schaltungen zur Zählimpulsverarbeitung (7) mit Richtungsentscheid und Kontrollimpulsverarbeitung (8),..

   - eine elektrische Schaltung als Verknüpfung (9) zwischen Zähl- und Kontrollimpulsverarbeitung (7$ 8) und einem Vor-Rückwärts-Zähler (10)«

   2· Wegmeßeinrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zählspur (19) aus gleichen Durchbrüchen (18) beliebiger geometrischer Form, mit konstantem Abstand voneinander besteht und zusätzlich unterhalb oder oberhalb . der Zählspur (19) eine Kontrollspur (20) eingebracht ist, die nur aus einem Durchbruch oder mehreren kontinuierlich

   oder diskontinuierlich angeordneten Durchbrüchen besteht _s wobei Jeder Kontrolldurchbruch zwischen zv/ei Zählimpuls~ durchbrüchen angeordnet ist, von denen nur einer als Hullimpuls oder beliebiger Kontrollimpuls dient.

   3» Wegmeßeinrichtung nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet} daß die geometrischen Freilassungen (18) der Zählspur (19) und der Kontrollspur (20) in einem durchsichtigen digital-inkrementalen Meßlineal oder einer Meßkreisscheibe (2) aufgebracht

   4» Wegmeßeinrichtung nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung der nichtbenutzten Durchbrüche der Kontrollspur (20) vorzugsweise mittels Abdeck einheit (21) erfolgt, die dem entsprechenden freibleibenden Kontrolldurchbruch angepaßt sind·

   Wegmeßeinrichtung nach Punkt 1 bis 4_$ dadurch gekennzeichnet, daß die an sich bekannte fotoelektrische Ab~ tastungj die mit einer Abtasteinrichtung (4·) im Durchlichtverfahren erfolgt, zur Abtastung eine Anordnung verwendet, die flächenhafte Fototransistorchips in Kombination mit einer im geringsten Abstand davon angeordneten Glasscheibe mit Abtastspalten und Distanzfolie vor der lichtempfindlichen Schicht dieser Fototransistorchips besitzt«,

   6« Wegmeßeinrichtung nach Punkt 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Abtastspalte 1s20 der Rasterkonstante des Maßstabes (2) beträgt«