DE1448946C - Wegemeßeinrichtung, insbesondere zum numerischen Steuern von Werkzeugmaschinen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Wegemeßeinrichtung, F i g. 1 einen Aufzeichnungsträger, bei dem die

insbesondere zum numerischen Steuern von Werk- Teilungsmagnetisierungen durch einmaliges Magneti-

zeugmaschipen, mit einem die Meßstrecke abbilden- sieren erzeugt werden (sogenannter magnetischer

den magnetisierbaren Aufzeichnungsträger und einer Maßstab),

Abfragevorrichtung, die die auf dem Aufzeichnungs- 5 F i g. 2 einen Aufzeichnungsträger, bei dem die träger angebrachten, durch Magnetisierungen her- Teilungsmagnetisierungen durch einen Dauerstrom vorgerufenen Teilungsstriche abzählt, wobei die erzeugt werden (sogenannter elektrischer Maßstab), Teilungsstriche mit der Längsrichtung des Aufzeich- Fig. 3 a den im Hallgenerator auftretenden Steuernungsträgers einen Winkel größer oder kleiner als Muß bei verschiedenen Stellungen in Längsrichtung 90° einschließen und eine zusätzliche Feinmessung io des Maßstabes,

durch Abfrage des Aufzeichnungsträgers in Quer- F i g. 3 b die vom Hallgenerator bei Bewegung

richtung vorgesehen ist. längs des Maßstabes erzeugte Spannung,

Bei diesen bekannten Einrichtungen, bei denen die Fig. 3 c die aus der Hallspannung zur Zählung

auf einem Maßstab angebrachten Teilungsmarkierun- abgeleitete Signalspannung,!;

gen mittels optischer Verfahren (vgl. z.B. britische 15 Fig. 4 a einen Ausschnitt des Maßstabes mit verPatentschrift 932 917) oder mittels elektromagneti- schiedenen Stellungen des Hallgenerators auf der scher Verfahren (vgl. deutsche Patentanmeldung Breite des Maßstabes,

W 10 407) abgezählt werden, tritt der Nachteil auf, Fig. 4b die dabei auftretenden Steuerflüsse im

daß mit zunehmender Unterteilung des Maßstabes Hallgenerator,

die Abzählung und damit die Herstellung des Maß- 20 Fig. 4c die für die verschiedenen Neigungen der

Stabes immer aufwendiger wird. Teilungsmagnetisierungen auftretenden Hallspannun-

Um dies zu vermeiden, ist es bereits bekannt, die gen,

auf einem magnetisierbaren Grobmaßstab aufge- Fig. 5 ein Blockschaltbild der Meßeinrichtung.

brachten Markierungen abzuzählen und dann die F i g. 1 zeigt einen sogenannten magnetischen

Feineinstellung zwischen zwei Teilmarken durch 25 Maßstab, bei dem die Oberfläche des magnetisier-

Verschieben der Abtastvorrichtung mittels einer baren Aufzeichnungsträgers 1 derart magnetisiert ist,

Leitspindel vorzunehmen. Als Abtastvorrichtung für daß Nord- und Südpole 2 bzw. 3 in der gezeichne-

die magnetischen Markierungen können dabei Hall- ten Weise aufeinander folgen und die Nord- und

generatoren benutzt werden (vgl. deutsche Auslege- Südpole gegenüber der Λ-Achse des eingezeichne-

schrift 1 138 240). 30 ten Koordinantensystems um den Winkel« verdreht

Zur Erhöhung der Abfragegenauigkeit ist es sind.

fernerhin bei optischen Wegerneßeinrichtungen be- Wie Fig. 2 zeigt, kann eine derartig gewünschte

kannt (vgl. britische Patentschrift 932 917), die Strich- Folge von Nord- und Südpolen auf dem Auf-

markieriingcn auf dem Aufzeichnungsträger schräg zeichnungsträger 1 auch durch eine geeignete elek-

anziiordnen und die Ablagevorrichtung quer zum 35 trische Anordnung erreicht werden, indem ein elek-

Aufzeichnungsträger einstellbar zu machen. Dieses trischer Leiter in der gewünschten Form der Ma-

Verfahren ist insofern nachteilig, als zur Verstellung gnetisierungen auf dem Träger befestigt ist. Fließt

eine verhältnismäßig aufwendige mechanische Vor- Strom in der eingezeichneten Richtung durch den

richtung notwendig ist, deren Toleranzen wiederum Leiter 4, so bilden sich entsprechend dem FeId-

die Genauigkeit des Verfahrens beeinträchtigen. 40 verlauf um den Leiter Nord- und Südpole aus, wobei

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht diese Pole wieder um den Winkel r< gegenüber der

darin, eine magnetische Wegemeßeinrichtung der /i-Achse verdreht sind. Ein solcher elektrischer Maß-

eingangs genannten Art derart auszubilden, daß stab kann ζ. Β. als gedruckte Schaltung ausgeführt

außer einer Grobmessung auch eine gleichzeitige sein. "

Feinmessung möglich ist, und zwar ohne daß es 45 F i g. 3 a zeigt den Hallgenerator 5 an verschiede-

komplizierter mechanischer Verstellapparaturen be- nen Stellen 6 bis 10 längs des Maßstabes. Ent-

tlar-f. sprechend der Stellung des Hallgenerators auf dem

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- Maßstab ändert sich in ihm die Richtung des'Steuer-

löst, daß die Abfragevorrichtung aus einer Reihe von flusses von positiven zu negativen Werten und damit

voneinander unabhängigen Abtastköpfen besteht, die 50 die von ihm abgegebene Spannung.

(|uer zum Aufzeichnungsträger in einer Linie ange- In Fig. 3b ist die Spannung dargestellt, die sich

ordnet sind, und daß zur gleichzeitigen Grob- und ergibt, wenn der Hallgenerator längs des Maßstabes

Feinmessung einer der Zählsignale liefernden Abtast- verschoben wird. Sie verläuft ungefähr nach einer

köpfe anwählbar ist. . Cosinusfunktion, wenn dabei als Nullpunkt die

Auf diese Weise kann — je nach Zahl der ver- 55 Stellung dient, bei der der Hallgenerator den größten

wendeten Abtastköpfe .— außer einer Grobmessung Steuerfluß erhält. Den mit, 6 bis 10 bezeichneten

auch eine Feinmessung in Stufen vorgenommen wer- Spannungswerten. entsprechen dabei die Stellungen 6

den, und zwar ohne daß es irgendwelcher media- bis 10 des Hallgenerators in Fig. 3 a.

nischer Verschiebeeinrichtungen bedarf. Fig. 3c zeigt die von der Hallspannung zur

Bei Verwendung von Hallgeneratorcn als Abtast- 60 Zählung abgeleitete Signalspannung U*. Sie besteht

köpfe, bei denen der Nulldurchgang der Hall- für jede Periode der Hallspannung aus jeweils einem

spannung als Zahlsigna! ausgewertet wird, erfolgt Rechteckimpuls 11, der von einem Nulldurchgang 7

also die Grobeinstellung durch Zählen der Impulse bis zum nächsten Nulklurchgang 9 andauert,

und die Feineinstellung durch Verschieben des Null- Fig. 4a zeigt einen Ausschnitt des Maßstabes mit

diirch(.'anges der Hallspanining entsprechend der seit- 65 verschiedenen Stellungen 12 bis 14 des Hallgenera-

liehen Versel/ung des einzelnen J lallgenerators. tors auf der Breite des Maßstabes. Die Stellungen 13

An Hand einer Zeichnung sei die Erfindung näher und 14 sind dabei gestrichelt angedeutet.

erläutert; es /eiiit Infolge der Neigung der Teillinusmagnetisierungen

ergeben sich auch hier, wie F i g. 4 b zeigt, verschiedene Steuerflüsse im Hallgenerator.

F i g. 4 c zeigt dazu den entsprechenden Spannungsverlauf, der ähnlich dem in F i g. 3 b gezeigten Spannungsverlauf ist. Den mit 12 bis 14 bezeichneten Spannungswerten entsprechen dabei die Stellungen 12 bis 14 des Hallgenerators in F i g. 4 a und 4 b. Außerdem sind noch die Hallspannungen für die -Extremneigungen « == 0° und a = 90^c der Teilungsmagnetisierungen eingezeichnet.

In F i g. 5 sei an Hand eines Ausführungsbeispiels die Wirkungsweise der Einrichtung unter Verwendung eines Hallgenerators beschrieben. Von einem definierten Nullpunkt aus soll, mit dem Hallgenerator 5 z.B. die Stellung 525,13mm auf dem Maßstab mit einer Genauigkeit von 0,01 mm angefahren werden. Hat z. B. der in F i g. 1 gezeigte Maßstab eine Breite von 100 mm und liegen die einzelnen Teilungsmarkierungen um 1 mm auseinander, so wird durch die Verstellvorrichtung 15 der Hallgenerator 5 um 13 mm in /i-Richtung und anschließend in .v-Richtung verschoben. Aus den Nulldurchgängen der Hallspannung werden in einer Kippstufe 16 Rechteckimpulse gewonnen, die in einer Zählstufe 17. abgezählt werden. Nachdem 525 Teilmarkierungen, von denen jede 1 mm entspricht, abgezählt sind, wird durch die Steuerstufe 18 die Verstellvorrichtung 15 stillgesetzt. Durch die Verschiebung des Hallgenerators in /z-Richtung erfolgte eine entsprechende Verschiebung des Nulldurchganges der Hallspannung, so daß nach 525 Teilmarkierungen der Hailgenerator genau auf der Stellung 525,13 steht. Der Übersichtlichkeit halber wurden beide Bewegungsvorgänge nacheinander dargestellt, in Wirklichkeit können beide Bewegungsvorgänge zeitlich gleichzeitig stattfinden. Dabei muß die Bewegung quer zum Maßstab abgeschlossen sein, bevor der Hallgenerator längs des Maßstabes zum Stillstand kommt. Soll vor Erreichen des Sollwertes abgeschaltet werden, um das Auslaufen der Maschine zu berücksichtigen, so kann dabei die Hallspannung zusätzlich benützt werden. Hierbei werden über eine Amplitudenüberwachungsstufe 19 entsprechende Schaltbefehle bei Absinken der Hallspannung unter einen eingestellten Wert gegeben.

Die relativ aufwendige und störanfällige mechanische Verstellvorrichtung kann nun dadurch vermieden werden, daß an Stelle der seitlichen Verschiebung des vorstehend genannten Hallgenerators mehrere Hallgeneratoren als Abtastköpfe nebeneinander in einer Linie angeordnet und je nach Bedarf angewählt werden.

Ist z. B. eine Einstellung der Werkzeugmaschine auf '/in mm genau erforderlich, aber mit sehr großer Genauigkeit, so kann man, statt den Hallgenerator ,quer zur Längsrichtung des Maßstabes zu verstellen,

ίο auch zehn Hallgeneratoren nebeneinander anbringen. Die jeweils gewünschte Position wird dann durch Anwählen eines der zehn Hallgeneratoren und durch Zählen der der Meßstrecke entsprechenden Impulse eingestellt.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß die Be-^;i wegungen der Abfragevorrichtung ganz oder teilweise durch entsprechende Bewegungen des Maßstabes ersetzt werden können.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Wegemeßeinrichtung, insbesondere zum numerischen Steuern von Werkzeugmaschinen, mit einem die Meßstrecke abbildenden magnetisierbaren Aufzeichnungsträger und einer Abfragevorrichtung, die die auf dem Aufzeichnungsträger angebrachten, durch Magnetisierungen hervorgerufenen Teilungsstriche abzählt, wobei die Teilungsslriche mit der Längsrichtung des Aufzeichnungsträgers einen Winkel größer oder kleiner als 90- einschließen und eine zusätzliche Feinmessung durch Abfrage des Aufzeichnungsträgers in Querrichtung vorgesehen ist, d a durch gekennzeichnet, daß die Abfragevorrichtung aus einer Reihe von voneinander unabhängigen Abtastköpfen (12 bis 14) besteht, die quer zum Aufzeichnungsträger (1) in einer Linie angeordnet sind, und daß zur gleichzeitigen Grob- und Feinmessung einer der Zählsignale liefernden Abtastköpfe anwählbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Abtastköpfe (12 bis 14) Hallgeneratoren dienen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Nulldurchgänue der Hallspannung (LZ)₁) in den Hallgeneratoren (12 bis 14) als Zählsignale für eine Zählstufe (17) dienen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen