DE1146266B

DE1146266B - Einrichtung zur zaehlenden Abtastung von Unterteilungsmarken eines relativ gegen die Einrichtung bewegten Massstabes

Info

Publication number: DE1146266B
Application number: DEA27588A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Peter V Mathes; Hugo Pocher
Original assignee: Continental Elektronidustrie AG
Current assignee: Continental Elektronidustrie AG
Priority date: 1957-07-24
Filing date: 1957-07-24
Publication date: 1963-03-28
Also published as: DE1146266C2

Description

Einrichtung zur zählenden Abtastung von Unterteilungsmarken eines relativ gegen die Einrichtung bewegten Maßstabes Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Einrichtung zur zählenden Abtastung der Unterteilungsmarken eines relativ gegen die Einrichtung bewegten Maßstabes mit Mitteln zur Erzeugung von elektrischen Zählimpulsen beim Vorbeigang einer Unterteilungsmarke an der Einrichtung, Mitteln zur Kennzeichnung der Zählimpulse, derart, daß diese je nach der Bewegungsrichtung des Maßstabes unterscheidbar sind, und einer Zählvorrichtung zur vorzeichenrichtigen Zählung der Zählimpulse.
Einrichtungen dieser Art sind an sich bekannt. Sie dienen in bekannten Ausführungsformen beispielsweise zur Ablesung einer Teilung durch Zählung der den Teilungsmarken entsprechenden Impulse, wobei die Aufgabe auftritt, die Bewegungsrichtung des Maßstabes gegenüber der Abtastvorrichtung vorzeichenrichtig zu erfassen. Zur Berücksichtigung des je nach Bewegungsrichtung wechselnden Vorzeichens der Zählimpulse ist es bereits bekannt, den Maßstab, der abzulesen ist, mit zwei gegeneinander phasenverschobenen Teilungen derart zu versehen, daß bei der Abtastung beider Teilungen durch die Abtastvorrichtung zwei Zählimpulse entstehen, deren zeitliches Auftreten je nach der Bewegungsrichtung des Maßstabes wechselt. Es ist auch bekannt, einen mit einer einzigen Teilung versehenen Maßstab durch zwei Abtastvorrichtungen abzutasten, von denen die eine zur Betätigung einer Impulssperre dient, die bei der einen Bewegung des Maßstabes aus den Impulsen, die von der zweiten Abtastvorrichtung, der eine Diflerenziervorrichtung nachgeschaltet ist, erzeugt werden, Impulse positiven Vorzeichens heraussiebt und in der anderen Bewegungsrichtung des Maßstabs Impulse negativen Vorzeichens zur Zähleinrichtung gelangen läßt, so daß die Bewegungsrichtungen des Maßstabs bei entsprechender Ausbildung der Zählvorrichtung unterscheidbar sind, wodurch eine richtungsrichtige Zählung der Zählimpulse erreichbar ist.
Es ist auch ein Verfahren zur Fernübertragung der Umlaufgeschwindigkeit und der Drehrichtung von Wellen, insbesondere der Wellen von Zählern, durch Impulse bekannt, deren Zahl in der Zeiteinheit der fernzuübertragenden Umlaufgeschwindigkeit proportional ist, bei der jeder durch eine Abtastvorrichtung erzeugte Impuls aus zwei Teilimpulsen besteht, die sich durch ihre Beschaffenheit voneinander unterscheiden und deren von der Drehrichtung abhängige Reihenfolge zur Anzeige der Drehrichtung benutzt wird. In Anordnungen dieser Art wird bereits von dem Gedanken der eingangs erwähnten Anordnung Gebrauch gemacht, wobei zusätzlich die Möglichkeit besteht, die beiden Teilimpulse durch ihre Impuls- dauer oder aber ihre Impulsfrequenz voneinander unterscheidbar zu machen.
Es ist schließlich auch bekannt, bei der Bewegungsumkehr des abzutastenden Maßstabs einen Schalter zu betätigen, der auf die Zählvorrichtung im Sinne einer Wirkungsumkehr der Zählvorrichtung derart einwirkt, daß bei einem Wechsel der Bewegungsrichtung des Maßstabes die von der Abtastvorrichtung erzeugten Impulse entweder zu den bereits gezählten Impulsen hinzuaddiert oder aber subtrahiert werden, so daß das in der Zählvorrichtung gespeicherte Meßergebnis stets die Lage des Maßstabes eindeutig wiedergibt.
Die bekannten Anordnungen zur Kennzeichnung von Zählimpulsen in Anlagen dieser und ähnlicher Art haben den Nachteil, daß die Markierung der Zählimpulse lediglich unter Anwendung relativ korn plizierter Mittel durchführbar ist. Es war die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die bekannten, dem gleichen Zweck dienenden Anordnungen zu vereinfachen. Es wurde gefunden, daß sich die Markierung der einzelnen Zählimpulse unter Anwendung relativ einfacher und wenig Umstände erfordernder Mittel lediglich durch Einsatz einer einzigen Abtastvorrichtung bei Anwendung gewöhnlicher Maßstäbe durchführen läßt.
Erfindungsgemäß wird eine Einrichtung zur Abtastung von relativ gegen die Einrichtung im Vor-und Rücklauf beweglich gelagerten und Unterteilungsmarken aufweisenden Maßstäben mit Mitteln zur Erzeugung von elektrischen Zählimpulsen beim Vorbeigang einer Unterteilungsmarke an der Einrichtung, Mitteln zur Kennzeichnung der Zählimpulse derart, daß diese je nach der Bewegungsrichtung des Maßstabes unterscheidbar sind und einer Zählvorrichtung zur vorzeichenrichtigen Zählung der Zählimpulse vorgeschlagen, die sich dadurch kennzeichnet, daß die die Unterteilungsmarken abtastende Vorrichtung derart ausgebildet ist, daß bei der Bewegungsumkehr des Maßstabes die Flankensteilheit der Zählimpulse wechselt.
Einrichtungen nach der Erfindung finden bevorzugt in fotoelektrischen Abtastvorrichtungen Anwendung, da sie sich dort unter Benutzung relativ einfacher Mittel verwirklichen lassen.
Der Erfindungsvorschlag läßt sich mit allen bekannten Impulsgebern z. B. lichtelektrischer oder magnetischer Natur verwirklichen. Er soll an Hand eines lichtelektrischen Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
Es soll unterstellt werden, daß die Aufgabe besteht, die Stellung des Höhenkreises eines Kinotheodolits nach dem Zählverfahren abzutasten. Es bezeichnet 1 in Fig. 1 den Ausschnitt eines solchen um eine Achse beweglichen Maßstabes.
Die Kreisteilung kann in an sich bekannter Weise ausgebildet sein, indem etwa die Teilungsmarkierungen 2, 2', 2" dunkel auf hellem Grunde oder aber auch hell auf dunklem Grunde erscheinen. Die Teilung 1 wird beispielsweise von ihrer Rückseite her beleuchtet. Zwischen dem Maßstab 1 und einer Fotozelle, die als Zählimpulsgenerator dient, ist die in der Fig. 1 dargestellte Blende 3 ortsfest angeordnet, die die Teilungsmarkierungen 2, 2', 2" bei geeigneter Stellung von 1 für das lichtempfindliche Element freigibt. Aus der sonst lichtundurchlässigen Blende 3 ist die keilförmig geformte Blendenöffnung4 herausgearbeitet, die, je nachdem ob sich die Teilungsmarkierungen von links oder rechts her der Blendenöffnung nähert, die Flankensteilheit des am lichtempfindlichen Element anfallenden Zählimpulses unterschiedlich beeinflußt. In den Fig. 3 und 4 ist die Form dieser Zählimpulse für den Fall einer keilförmigen Blende 4 für die beiden Bewegungsmöglichkeiten des Teilungsträgers 1 wiedergegeben. Die untere Darstellung dieser Figuren zeigt die differenzierte Form der Zählimpulse, die es infolge ihres wechselnden Vorzeichens gestatten, den Vor- und Rücklauf des Teilungsträgers z. B. elektronisch zu erfassen, ohne daß nun noch besondere äußere Mittel zur Unterscheidung der Bewegungsrichtung herangezogen werden müssen.
Die Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform des Erfindungsvorschlages, die anderen Zwecken dient.
Es bezeichnet 10 z. B. die Achse eines Gerätes zur Windschwankungsmessung, deren Umläufe abzüglich ihrer rückläufigen Bewegung angezeigt werden soll.
Die Achse 10 ist zur fotoelektrischen Erfassung ihrer Bewegungen mit dem Flügelrad 6 versehen, dessen einzelne Flügel Begrenzungslinien 7 bzw. 8 aufweisen, deren Steigung in bezug auf eine gemeinsame Achse in geeigneter Weise differiert. Das Flügelrad 6 wird wieder von unten her beleuchtet, so daß eine der Fig. 1 äquivalente Anordnung vorliegt. Jedoch ist hier die Blende 5 mit einer spaltförmigen Öffnung 9 versehen. Die Funktion der impuls erzeugenden Mittel ist jedoch hier der der Fig. 1 gleich, mit dem Unterschied, daß die Impulsformen der Fig. 3 und 4 nicht mehr gänzlich infolge der andersartigen Ausbildung von 7 und 8 zutreffen.
Es geht aus diesem Ausführungsbeispiel hervor, daß es nicht entscheidend für die Funktion der der Erfindung entsprechenden Einrichtung auf die keilförmige Ausbildung der Blende 4 ankommt, wenngleich diese auch zweckmäßig ist. Im übrigen könnte in der Fig. 1 die Blende 4 auch schlitzförmig ausgebildet werden. Es müßte dann natürlich dafür gesorgt werden, daß die Teilungsmarkierungen 2, 2', 2" eine entsprechende Formgebung aufweisen. Es ist weiterhin belanglos, ob die Beleuchtung der Teilungsmarkierungen bzw. deren äquivalent im Durchlicht oder im Auflicht erfolgt.
Bei den eingangs angedeuteten Modifikationen magnetischer Art müssen zur Erzielung der erfindungsgemäßen Wirkung der Zäblvorrichtung die an sich bekannten magnetischen Winkelwertgeber so ausgebildet sein, daß die den Teilungsmarkierungen entsprechenden Marken einen Verlauf in ihrer Magnetisierung aufweisen, der in der Bewegungsrichtung des Maßstabes vorzugsweise stetig zu- oder abnimmt.
Entsprechendes gilt für solche Winkelwertgeber, bei denen die Teilungsmarken durch Schwärzungen fotografischer Schichten od. dgl. repräsentiert werden.
Es soll abschließend noch einmal hervorgehoben werden, daß der Anwendungsbereich der Erfindung nicht auf die Abtastung linearer oder kreisförmiger Teilungen beschränkt ist, sondern daß sie immer dort mit Erfolg eingesetzt werden kann, wo es darauf ankommt, die Bewegungen eines Körpers mit der Notwendigkeit zur Unterscheidung zweier Bewegungsrichtungen messend und/oder steuernd zu verfolgen.
Es läßt sich die Erfindung dazu bei allen bekannten elektrischen Mikrometern anwenden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Einrichtung zur Abtastung von relativ gegen die Einrichtung im Vor- und Rücklauf beweglich gelagerten und Unterteilungsmarken aufweisenden Maßstäben mit Mitteln zur Erzeugung von elektrischen Zählimpulsen beim Vorbeigang einer Unterteilungsmarke an der Einrichtung, Mitteln zur Kennzeichnung der Zählimpulse, derart, daß diese je nach der Bewegungsrichtung des Maßstabes unterscheidbar sind und einer Zählvorrichtung zur vorzeichenrichtigen Zählung der Zählimpulse, dadurch gekennzeichnet, daß die die Unterteilungsmarken abtastende Vorrichtung derart ausgebildet ist, daß bei der Bewegungsumkehr des Maßstabes die Flankensteilheit der Zählimpulse wechselt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die differenzierte Form der Zählimpulse zur Zählung und/oder Registrierung herangezogen wird.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, bei der lichtelektrische Mittel, bestehend aus einer Lichtquelle zur Beleuchtung der Teilung, einem lichtempfindlichen Element und einer Blende, die die Teilungsmarkierungen oder deren Bilder im Koinzidenzfall für das lichtempfindliche Element freigibt, zur Erzeugung der Zählimpulse vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Blendenöffnungen keilförmig ausgebildet sind und die Teilungsmarkierungen die an sich bekannte lineare Form aufweisen.
4. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilungsmarkierungen keilförmig und die Blendenöffnungen spaltförmig ausgebildet sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2 zur lichtelektrischen Messung insbesondere der Umläufe einer Welle, dadurch gekennzeichnet, daß der geteilte Maßstab durch eine Flügelblende ersetzt ist und die Begrenzungslinien der einzelnen Blendenflügel eine unterschiedliche Steigung aufweisen, derart, daß beim Vorbeigang dieser Flügel an einer spaltförmigen Blende der durch die Flügel zeitlich variierte Lichtstrom je nach der Bewegungsrichtung der Flügelblende eine wechselnde Flankensteilheit aufweist.
6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2 zur Zählung der auf einem Teilungsträger aufmagneti- sierten Teilungsmarkierungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilungsmarkierungen so auf den Träger aufmagnetisiert sind, daß die Magnetisierung der einzelnen Markierungen längs der Bewegungsrichtung des Trägers vorzugsweise stetig ab- bzw. zunimmt.
7. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet durch die Verwendung in einer Vorrichtung zur messenden und/oder steuernden Kontrolle eines mit einem Maßstab versehenen Maschinenteils.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 607 749, 966 102; deutsche Auslegeschrift Nr. 1026 087.