DE10331898A1 - Linear and angular displacement measurement arrangement for a machine part, has a single sensor that detects the extension and position of a measuring structure mounted on the machine part - Google Patents

Linear and angular displacement measurement arrangement for a machine part, has a single sensor that detects the extension and position of a measuring structure mounted on the machine part Download PDF

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Abstract

Measuring arrangement (1) has a structure (3) mounted on the machine part (6), whose extension and position within the viewing field of a sensor (2) is dependent on the angular and axial position of the machine part. Thus determination of extension and position of the structure permits determination of the axial (a) and angular (r) positions of the machine part itself.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wegmesseinrichtung für Maschinenteile mit rotierender und axialer Bewegungsrichtung gemäß Anspruch 1.The The invention relates to a displacement measuring device for machine parts with rotating and axial direction of movement according to claim 1.

Es gibt heute vielfältigste Gebersysteme für die Erfassung von Rotationsbewegungen. Das gleiche gilt für die Erfassung von Linearbewegungen. Diese Lineargeber sind heute so ausgebildet, dass der bewegte vom Geber zu messende Maschinenteil nur eine Linearbewegung ausführen darf und keine kombinierte Rotations- und Axialbewegung. Zur Messung einer kombinierten Rotations- und Axialbewegung sind zwei Gebersysteme erforderlich, wobei jeweils ein Gebersystem für die Erfassung der Rotationsbewegung und der Linearbewegung bzw. Axialbewegung benötigt wird.It Today gives the most diverse Encoder systems for the Detection of rotational movements. The same applies to the capture of linear movements. These linear encoders are designed today that the moving machine part to be measured by the encoder is only a linear movement To run allowed and no combined rotational and axial movement. For measurement A combined rotational and axial movement are two encoder systems required, each with a donor system for detecting the rotational movement and the linear movement or axial movement is needed.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Wegmesseinrichtung für Maschinenteile mit rotierender und axialer Bewegungsrichtung zu schaffen, welche beide Bewegungen mittels nur eines Sensors ermittelt.It the object of the present invention is a displacement measuring device for machine parts with rotating and axial movement to create, both Movements determined by only one sensor.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.These The object is achieved with the features of claim 1.

Bedeutungsvoll ist, dass durch Abtastung einer auf dem rotierenden und sich axial bewegenden Maschinenteil angeordneten Struktur, deren Ausdehnung und Lage im Sichtfeld des Sensors, Signalgebers oder Lesekopfes in Umfangsrichtung abhängig von der radialen und axialen Stellung des Maschinenteiles ist. Eine solche Struktur kann beispielsweise durch zwei winklig zueinander angeordnete Markierungen auf der Achse oder Welle des Maschinenteiles realisiert werden. Die Größe des Winkels α zwischen den beiden Markierungen bestimmt die Genauigkeit der Auflösung, d.h. bei einem größeren Winkel α wird die Genauigkeit der Messung bzw. Positionsermittlung erhöht. Vorteilhafterweise kann die Markierung, mittels derer die rotative Lage des Maschinenteiles ermittelbar ist, wie eine Sinus-Cosinus-Kurve ausgestaltet sein. Durch die beiden Markierungen kann die Position des Maschinenteiles eindeutig bestimmt werden, so dass keine Referenzfahrt bei einem Datenverlust des Standortes nötig ist. Zusätzlich können die Umdrehungen des Maschinenteiles gezählt werden, so dass die Messeinrichtung wie ein Absolutwertgeber, mittels dem gleichzeitig eine axiale und rotative Lage ermittelbar ist, fungiert.significant is that by scanning one on the rotating and moving axially moving machine part arranged structure, whose extension and position in the field of view of the sensor, signal transmitter or read head in the circumferential direction depends on the radial and axial position of the machine part is. A such structure can be, for example, by two angles to each other arranged markings on the axis or shaft of the machine part will be realized. The size of the angle α between the two marks determine the accuracy of the resolution, i. at a larger angle α is the Accuracy of the measurement or position determination increased. advantageously, can the marking, by means of which the rotary position of the machine part can be determined as a sine-cosine curve to be designed. By the two markings can the position of the machine part be clearly determined so that no homing at a Data loss of the location necessary is. additionally can the revolutions of the machine part are counted, so that the measuring device like an absolute encoder, by means of which an axial and rotative position is determined acts.

Die Struktur kann beispielsweise durch zwei zueinander beabstandet angeordnete Markierungen auf der Achse oder Welle des Maschinenteiles realisiert werden. Die Größe des Abstandes zwischen den beiden Markierungen bestimmt die Genauigkeit der Auflösung, d.h. bei einem größeren bzw. sich vergrößernden Abstand wird die Genauigkeit der Messung bzw. Positionsermittlung erhöht. Die Markierungen beschränken sich in ihrer Ausgestaltung nicht auf geradlinige Linien oder keilförmige Strukturen, sondern können aus Punkten, Keilen, Sin-Cosinus-Kurven oder Teilen einer Sin-Cosinus-Kurve bestehen.The Structure may, for example, by two spaced apart Markings realized on the axis or shaft of the machine part become. The size of the gap between the two marks determines the accuracy of the resolution, i. at a larger or expanding Distance is the accuracy of the measurement or position determination elevated. Restrict the markers in their design not on straight lines or wedge-shaped structures, but you can from points, wedges, sin cosines, or parts of a sin cosine curve consist.

Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen in Verbindung mit der Beschreibung.Further Features and advantages emerge from the subclaims in Connection with the description.

Die Erfindung soll nachfolgend an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den Zeichnungen zeigt schematisch:The Invention will be explained in more detail below with reference to some embodiments. In the drawings shows schematically:

1: Wegmesseinrichtung mit Sensor und auf einem Maschinenteil angeordneten Struktur, 1 : Path measuring device with sensor and structure arranged on a machine part,

2: Sensor mit abgewickelter Struktur. 2 : Sensor with unwound structure.

1 zeigt eine Wegmesseinrichtung 1 bestehend aus einem Sensor 2 und einer mit dem Sensor 2 abzutastenden Struktur 3, die aus einer ersten Markierung 4 und einer zur Markierung 4 in einem Winkel α angeordneten zweiten Markierung 5 besteht. Die Markierungen 4; 5 sind auf einem axial- und sich rotierend bewegenden Maschinenteil 6 angeordnet und können aus Punkten, Keilen, Sin-Cosinus-Kurven oder Teilen einer Sin-Cosinus-Kurve bestehen. In vorteilhafter Weise ist die Markierung 4, mittels derer eine axiale Lage a des Maschinenteiles 6 ermittelbar ist, als umlaufende Linie ausgestaltet (siehe 2). Der Sensor 2 ist vorzugsweise von der abzutastenden Struktur 3 beabstandet. Mittels der zur Markierung 4 im Winkel α angeordneten Markierung 5 ist eine Verdrehung bzw. eine rotative Lage r des Maschinenteiles 6 ermittelbar, wobei die Markierungen 4; 5 an einem Sichtfeld 7 des Sensors 2 vorbeilaufen. Je nach Position der Markierungen 4; 5 im Sichtfeld 7 des Sensors 2 bestimmt bzw. ermittelt eine Steuereinheit 8 die axiale und rotative Lage des Maschinenteiles 6. 1 shows a displacement measuring device 1 consisting of a sensor 2 and one with the sensor 2 to be scanned structure 3 coming from a first marker 4 and one to the mark 4 at an angle α arranged second mark 5 consists. The marks 4 ; 5 are on an axial and rotating machine part 6 and may consist of points, wedges, sin cosine curves, or parts of a sin cosine curve. Advantageously, the mark 4 , By means of which an axial position a of the machine part 6 can be determined, designed as a circumferential line (see 2 ). The sensor 2 is preferably of the structure to be scanned 3 spaced. By means of the mark 4 arranged at an angle α mark 5 is a rotation or a rotary position r of the machine part 6 detectable, with the markings 4 ; 5 in a field of view 7 of the sensor 2 pass. Depending on the position of the markings 4 ; 5 in the field of vision 7 of the sensor 2 determines or determines a control unit 8th the axial and rotary position of the machine part 6 ,

Durch den beispielsweise optischen Sensor 2 kann durch Auswertung des Maßes a und des Maßes r sowohl die axiale als auch die rotative Lage des Maschinenteiles 6 zeitgleich bestimmt werden. Der Sensor 2 mit Steuereinheit 8 ist nicht näher dargestellt mit einer Auswerteinheit, einem Leitstand oder einer Maschinensteuerung verbunden.By the example, optical sensor 2 can by evaluating the dimension a and the dimension r both the axial and the rotational position of the machine part 6 be determined at the same time. The sensor 2 with control unit 8th is not shown in detail connected to an evaluation unit, a control station or a machine control.

Die Wegmesseinrichtung 1 kann insbesondere bei jeder sich drehenden und zusätzlich sich axial bewegenden Walze oder Zylinder einer Druckmaschine, beispielsweise einer Reiberwalze, verwendet werden. Bei Verwendung an Druckzylindern, insbesondere Plattenzylinder, kann man mittels der Wegmesseinrichtung das Umfangs- und Seitenregister ermitteln und regeln.The path measuring device 1 can in particular with each rotating and additionally axially moving roller or cylinder of a printing press, such as a distributor roller used become. When used on printing cylinders, in particular plate cylinder, one can determine and regulate the circumferential and side register by means of the displacement measuring device.

Der Sensor 2 kann als Signalgeber bzw. Lesekopf ausgestaltet sein und soll sich nicht nur auf ein optisches Verfahren beschränken. Es können auch andere Messverfahren wie ein magnetisches Verfahren angewandt werden, wobei die Struktur 3 dann aus magnetischen und/oder unterschiedlichen magnetischen Materialeigenschaften aufgebaut ist.The sensor 2 can be configured as a signal transmitter or read head and should not be limited to an optical method. Other measuring methods, such as a magnetic method, may be used, with the structure 3 then constructed of magnetic and / or different magnetic material properties.

11
Wegmesseinrichtungdisplacement measuring system
22
Sensorsensor
33
Strukturstructure
44
Markierungmark
55
Markierungmark
66
Maschinenteilmachinery
77
Sichtfeldfield of view
88th
Steuereinheitcontrol unit
aa
Axiale Lageaxial location
rr
Rotative Lagerotary location
αα
Winkelangle

Claims (6)

Wegmesseinrichtung (1) für die Ermittlung einer axialen und rotativen Lage eines Maschineteiles (6) dadurch gekennzeichnet, dass die Wegmesseinrichtung (1) mindestens eine auf dem Maschinenteil (6) angeordnete Struktur (3) aufweist, deren Ausdehnung und Lage im Sichtfeld eines Sensors (2) abhängig von der radialen und axialen Stellung des Maschinenteiles (6) ist und dass anhand der Lage und Ausdehnung der Struktur (3) sowohl die axiale Lage (a) als auch die radiale Lage (r) des Maschinenteiles (6) ermittelbar ist.Path measuring device ( 1 ) for determining an axial and rotational position of a machine part ( 6 ), characterized in that the displacement measuring device ( 1 ) at least one on the machine part ( 6 ) arranged structure ( 3 ) whose extent and position in the field of view of a sensor ( 2 ) depending on the radial and axial position of the machine part ( 6 ) and that on the basis of the location and extent of the structure ( 3 ) both the axial position (a) and the radial position (r) of the machine part ( 6 ) can be determined. Wegmesseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur (3) aus mindestens zwei Markierungen (4; 5) besteht.Position measuring device according to claim 1, characterized in that the structure ( 3 ) from at least two markings ( 4 ; 5 ) consists. Wegmesseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierungen (4; 5) in einem Winkel (α) zueinander angeordnet sind.Position measuring device according to claim 2, characterized in that the markings ( 4 ; 5 ) are arranged at an angle (α) to each other. Wegmesseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach Größe des Winkels (α) zwischen den beiden Markierungen (4; 5) die Genauigkeit der Auflösung bzw. die Genauigkeit der ermittelten axialen und rotativen Lage vorgebbar ist.Position measuring device according to claim 3, characterized in that according to the size of the angle (α) between the two markings ( 4 ; 5 ) the accuracy of the resolution or the accuracy of the determined axial and rotational position can be specified. Wegmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung (5) zur Ermittlung der rotativen Lage (r) als Sinus-Cosinus-Kurve ausgestaltet ist.Position measuring device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the marking ( 5 ) is designed to determine the rotational position (r) as a sine-cosine curve. Wegmesseinrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Umdrehungen des Maschinenteiles (6) zählbar sind und mit Daten der axialen und rotativen Lage (a; r) in einer Steuereinheit (8) abspeicherbar sind.Position measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that revolutions of the machine part ( 6 ) are countable and with data of the axial and rotational position (a; r) in a control unit ( 8th ) are storable.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DD256910A1 (en) * 1986-12-30 1988-05-25 Werkzeugmasch Forschzent MEASUREMENT FOR A ABSOLUTELY MEASURING DIGITAL POSITION MEASUREMENT DEVICE
WO2001046644A1 (en) * 1999-12-20 2001-06-28 Erik Andersson Position and movement meter

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