DE19828015A1

DE19828015A1 - Manufacturing metal scales detected by light beams

Info

Publication number: DE19828015A1
Application number: DE1998128015
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Ruehle
Original assignee: Hengstler GmbH
Current assignee: Hengstler GmbH
Priority date: 1998-06-24
Filing date: 1998-06-24
Publication date: 1999-12-30

Abstract

The scale manufacture involves embossing the reflective zones applied to the scale (2), which contain a code pattern, with a program-controlled embossing tool. The code carrier can be made as a round disc or as a straight rule. The light (4) reflected from the scale is received by an optical arrangement (6) and converted into position-dependent electrical signals that are passed to evaluation electronics. An Independent claim is also included for an apparatus for implementing the method.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren mit Vorrichtung zur Herstellung von metallischen Maßverkörperungen, mittels einem Prägeverfahren, die optisch abtastbar sind, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a method with a device for producing metallic Measuring standards, by means of an embossing process, which can be optically scanned, according to the preamble of claim 1.

Maßverkörperungen auf rotierenden Scheiben und Meßlinealen, die im Durchlicht verfahren abgetastet werden, sind in der Technik weit verbreitet. Diese Maßverkör perung aus Glas oder Metall werden über litographische oder chemische Verfahren von einer Masterscheibe abgenommen, wobei für jede Ausführung eine Master scheibe erforderlich ist.Measuring standards on rotating disks and measuring rulers, which are transmitted light methods are widely used in technology. These measures glass or metal are made using litographic or chemical processes removed from a master disc, with a master for each version washer is required.

Eine weitere Möglichkeit um Winkelstellungen, Umdrehungen oder Strecken über optische Systeme zu erfassen, ist in der DE 41 11 562 C2 beschrieben.Another option for angular positions, revolutions or distances Detecting optical systems is described in DE 41 11 562 C2.

Die erstgenannten Lösungen besitzen die Nachteile, daß für jede Maßverkörperung, von denen viele Ausführungen erforderlich sind, für jede Scheibe und sei es nur ein Muster, eine Masterscheibe hergestellt werden muß, die dann in mehreren Arbeits gängen dupliziert wird. Bei den chemischen und litographischen Verfahren fallen Abfallstoffe an, die umweltverträglich entsorgt werden müssen. Diese Verfahren sind entsprechend teuer.The first-mentioned solutions have the disadvantages that for every material measure, many of which are required for each pane, if only one Pattern, a master disc must be made, which then works in several gears is duplicated. The chemical and litographic processes fall Waste that must be disposed of in an environmentally friendly manner. This procedure are correspondingly expensive.

Bei der Lösung nach der DE 41 11 562 C2 wird die Maßverkörperung auf Zahnräder aufgedruckt, was in jedem Fall teure Werkzeuge erfordert und deshalb nur für große Serien in Betracht kommt.In the solution according to DE 41 11 562 C2, the measuring standard is on gears printed, which in any case requires expensive tools and therefore only for large ones Series comes into consideration.

Alle Maßverkörperungen die im Durchlichtverfahren abgetastet werden, haben den Nachteil, daß auf beiden Seiten der Scheibe Bauteile für die Abtastung bzw. die Beleuchtung angebracht werden müssen.All material measures which are scanned in the transmitted light method have the Disadvantage that components for the scanning or the Lighting must be installed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Maß verkörperungen zu schaffen, welches die vorgenannten Nachteile nicht aufweist, sondern eine preiswerte, schnelle und umweltfreundliche Herstellung von Codeträ gern bei jeder Losgröße erlaubt.The invention has for its object a method for the production of measurement to create incarnations which do not have the aforementioned disadvantages, but an inexpensive, fast and environmentally friendly production of Codeträ gladly allowed for any lot size.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst, wobei die Vorrichtung durch die Merkmale der Unteransprüche in vorteilhafter Weise ausgestaltet wird.This object is achieved by a method according to the features of Claim 1 solved, the device by the features of the subclaims is designed in an advantageous manner.

Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet grundsätzlich im Reflexionsverfahren. Auf der Maßverkörperung z. B. einer Impulsscheibe vorzugsweise aus Metall, werden mit einem Prägestempel auf einer programmierbaren CNC-gesteuerten Maschine radial angeordnete konkave Zylinderflächen eingeprägt. Material und Stempel müssen so ausgewählt werden, daß eine spiegelnde Oberfläche entsteht. Diese Konkavspiegel werden von einem Lichtemitter angestrahlt und das reflektierte Licht in einem Fotoempfänger zu elektrischen Signalen weiterverarbeitet. Bei der Anordnung und Ausgestaltung der konkaven Spiegelflächen, der Lichtemitter und Empfänger gibt es viele Gestaltungsmöglichkeiten.The method according to the invention basically works in the reflection method. On the material measure z. B. a pulse disk, preferably made of metal, are stamped on a programmable CNC Machine embossed concave cylindrical surfaces. Material and Stamps must be selected so that a reflective surface is created. These concave mirrors are illuminated by a light emitter and the reflected one Light processed in a photo receiver into electrical signals. In the Arrangement and design of the concave mirror surfaces, the light emitters and There are many design options for recipients.

Die Anzahl der auf einer Wegstrecke unterzubringenden Zylinderspiegel läßt sich ohne Werkzeugwechsel, allein durch die Prägetiefe in bestimmten Grenzen variie ren. Werden zwei Spiegelflächen in einer radialen Richtung auf verschiedenen Ra dien angeordnet, wird dadurch die Signalhöhe und -sicherheit erhöht. Durch ver setzen der Spiegelflächen um eine halbe Rasterbreite werden um 90° versetzte Signale erzeugt, die sich auf bekannte Methoden auswerten lassen. Auf weiteren Radien lassen sich weitere Codierungen und Funktionen unterbringen. Werden die Spiegelflächen tangential mit verschiedenen Längen und auf verschie denen Radien anordnet, lassen sich absolute Codierungen herstellen. The number of cylinder mirrors to be accommodated on a route can be without changing tools, just by varying the embossing depth within certain limits ren. Are two mirror surfaces in a radial direction on different Ra the signal level and security is increased. By ver setting the mirror surfaces by half a grid width are offset by 90 ° Generates signals that can be evaluated using known methods. On others Radii can be used for further coding and functions. Are the mirror surfaces tangent with different lengths and on different which assigns radii, absolute encodings can be produced.

Eine weitere Variante besteht darin, daß die konkaven Spiegelflächen kreisförmig sind, matrixförmig angeordnet sind und so beliebige Funktionen und Codierungen realisierbar sind. Die Maßverkörperungen lassen sich auf Scheiben, Linealen oder Mantelflächen aufbringen, wobei auch Kombinationen möglich sind.Another variant is that the concave mirror surfaces are circular are arranged in a matrix and so any functions and coding are realizable. The material measures can be on disks, rulers or Apply surface areas, whereby combinations are also possible.

Zur Auswertung der Lichtsignale werden dem Codeträger und der Codierung ange paßte Fotoasic's eingesetzt. Zur Verbesserung der Reflektion können die Codeträ ger galvanisch behandelt, z. B. verchromt werden, was die Oberflächengüte verbes sert und den weiteren Vorteil hat, daß verschiedene Trägermaterialien verwendet werden können. Codeträger aus Metall haben gegenüber Fotoplastischem oder Filmmaterial den Vorteil, daß sie stabiler gegen Feuchtigkeit sind und hohe Umge bungstemperaturen aushalten. Gegenüber Glasscheiben haben sie den Vorteil, daß die Bruchgefahr sehr viel geringer ist.To evaluate the light signals, the code carrier and the coding are displayed fit Fotoasic's used. To improve the reflection, the Codeträ ger galvanically treated, e.g. B. be chromed, which improves the surface quality sert and has the further advantage that different carrier materials are used can be. Metal code carriers have compared to photoplastic or Film material has the advantage that they are more stable against moisture and high reverse endure exercise temperatures. Compared to glass panes, they have the advantage that the risk of breakage is much lower.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat weiterhin den großen Vorteil, daß Muster scheiben und kleinere Serien schnell und preiswert herstellbar sind, weil die Struktu ren der Codierung in Position und Lage auf dem Rohling frei programmierbar sind.The method according to the invention also has the great advantage that patterns slices and smaller series can be produced quickly and inexpensively because of the structure the coding in position and location on the blank are freely programmable.

Beispiele und weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigtExamples and further details of the invention are described below with reference to Drawings explained in more detail. It shows

Fig. 1 Prinzipielle Anordnung der Signalerzeugung, Fig. 1 basic arrangement of the signal generation,

Fig. 2 Eine Draufsicht auf eine Scheibe für inkrementale Signale, Fig. 2 is a plan view of a wheel for incremental signals,

Fig. 2a Einen Schnitt durch die Fig. 2 entlang der Linie A, B, Fig. 2a shows a section through Fig. 2 along the line A, B,

Fig. 2b Einen Schnitt durch die Fig. 2 entlang der Linie C, D, FIG. 2b shows a section through Fig. 2 along the line C, D,

Fig. 3 Eine Draufsicht auf eine Meßverkörperung für eine absolute Meßeinrichtung, Fig. 3 is a plan view of a Meßverkörperung for absolute measuring device,

Fig. 3a Einen Schnitt durch die Scheibe nach Fig. 2 entlang der Linie E, F. Fig. 3a shows a section through the disc according to FIG. 2 along the line E, F.

Fig. 1 zeigt auf einer Leiterplatte (1), die der Maßverkörperung (2) gegenüberliegt, einen Lichtemitter (3), dessen ausgesendeter Lichtstrahl (4) vom Zylinderspiegel (5) reflektiert und von einem Lichtkollektor (6) auf der Leiterplatte (1) empfangen wird. Die Lichtsignale werden in einer dem Stand der Technik entsprechenden, nicht dar gestellten Elektronik weiterverarbeitet. Um eine gute Signalqualität zu erhalten, wer den die nicht zur Reflektion benötigten ebenen Flächen (7) zwischen dem Zylinder spiegel (5) mit einer lichtabsorbierenden Schicht überzogen. Fig. 1 shows on a circuit board ( 1 ) opposite the material measure ( 2 ), a light emitter ( 3 ), the emitted light beam ( 4 ) reflects from the cylinder mirror ( 5 ) and from a light collector ( 6 ) on the circuit board ( 1 ) Will be received. The light signals are processed in a state of the art, not shown electronics. In order to obtain a good signal quality, who the plane surfaces ( 7 ) between the cylinder mirror ( 5 ) not required for reflection are coated with a light-absorbing layer.

Die Figuren (2) bis (2b) zeigen ein Beispiel von einem nach dem erfindungsge mäßen Verfahren hergestellten Codeträger (8) für eine inkrementale Signalauswer tung. Die Signalzonen (9) sind mehrspurig radial angeordnet.Figures (2) to (2b) show an example of a code carrier ( 8 ) produced by the method according to the invention for an incremental signal evaluation. The signal zones ( 9 ) are arranged radially in multiple tracks.

Die Figuren (3) und (3a) zeigen eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren her gestellten Codeträger (10) zur Abnahme einer absoluten Winkelstellung. Die Signal zonen (11) sind mehrspurig, tangential angeordnet. Alternativ können die in den Fi guren (2 u. 3) dargestellten Maßverkörperungen für Winkelstellungen auf lineare Maßverkörperungen übertragen werden. Vorzugsweise wird bei allen Ausführungen auf der Emitterseite ein paralleler Lichtstrahl emittiert und auf der Empfängerseite ein angepaßtes Optoasic verwendet, das die Lichtsignale aller Spuren empfängt.Figures (3) and (3a) show a code carrier ( 10 ) produced by the method according to the invention for removing an absolute angular position. The signal zones ( 11 ) are multi-lane, arranged tangentially. Alternatively, the measuring standards for angular positions shown in the figures (2 and 3) can be transferred to linear measuring standards. In all versions, a parallel light beam is preferably emitted on the emitter side and an adapted Optoasic is used on the receiver side, which receives the light signals of all tracks.

Das Einprägen der Zylinderspiegel auf einer freiprogrammierbaren Maschine ent spricht technologisch dem Fließpressen. Nach dem Einprägen der Codierung erfolgt je nach Bedarf die Nachbehandlung der aktiven Oberfläche, indem die zur Reflek tion vorgesehenen Flächen galvanisch oder durch bedampfen mit einer gut reflektie renden Schicht belegt werden, während die passiven Flächen mit einer lichtabsor bierenden Schicht versehen werden.Imprinting the cylinder mirrors on a freely programmable machine speaks technologically of extrusion. After the coding is memorized Depending on the need, the after-treatment of the active surface by the reflective surfaces provided galvanically or by vapor deposition with a good reflection layer, while the passive surfaces are covered with a light absorber be provided layer.

Claims

1. A method and device for producing material measures ( 2 ), which are scanned by a light beam ( 4 ), the reflected light beams being received by an optical system ( 6 ), converted into position-dependent electrical signals and fed to evaluation electronics, characterized in that that the reflective zones applied to the material measure, which contain a code pattern, are embossed into the code carrier by means of a program-controlled embossing tool.

2. The method and devices according to claim 1, characterized in that the Code carriers can be produced as round disks and rulers.

3. The method and devices according to claim 1, characterized in that the individual element of the coding can be shaped in three dimensions as desired.

4. The method and devices according to claim 1, characterized in that the active reflective zones covered with a well reflective layer are.

5. The method and devices according to claim 1, characterized in that the passive zones are covered with a light-absorbing layer.

6. The method and devices according to claim 1, characterized in that the Coding can be divided into tracks and / or segments.