DE2540412B2

DE2540412B2 - Inkrementales Meßsystem

Info

Publication number: DE2540412B2
Application number: DE2540412A
Authority: DE
Inventors: Guenter Dr.-Ing. 8221 Siegsdorf Nelle
Original assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Current assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority date: 1975-09-11
Filing date: 1975-09-11
Publication date: 1979-08-02
Also published as: DE2540412A1; CH607795A5; JPS5840684B2; FR2323983A1; DE2540412C3; US4101764A; JPS5235659A; FR2323983B1; GB1563308A

Description

vorteilhaft aus einzelnen Strichgruppen, an denen beim Vorbeibewegen einer zweiten, im Abtastkopf befindlichen gleichartigen Strichgruppe ein elektrisches Signal erzeugt wird, das in der Nähe einer bestimmten Lagezuordnung der vorgenannten Strichgnippen eine wesentlich steilere Änderung seines Betrages erfährt als in anderen Lagezuordnungen. Nullimpulsmarken dieser Art sind bekannt und beschrieben z. B. in der amerikanischen Patentschrift 3591842.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Es zeigt

Fig. 1 schematisch ein Meßsystem nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Gittermafistab.

Das Ausführungsbeispiel zeigt ein lichtelektrisches inkrementales Meßsystem, das aus Maßstab 1 und Abtastkopf 2 besteht. Am Metallmaßstab 1 ist ein Strichgitter 3 (Fig. 2) aufgebracht, das im Auflicht photoelektrisch berührungsfrei abgetastet wird. Entlang des Strichgitters 3 ist eine Reihe Nullimpulsmarken 4 vorgesehen, die jeweils aus Strichgruppen bestehen. Die am Strichgitter 3 erzeugten elektrischen Signale, die im Abtastkopf 2 verstärkt und in Rechtecksignale T₁ZT₁ umgeformt werden, steuern über elektrische Leitungen 5/6 einen elektronischen Zähler 7, der die Meßwerte in digitaler Form anzeigt. Das an den Nullimpulsmarken 4 erzeugte Signal wird im Abtastkopf 2 verstärkt und in ein Rechtecksignal S_B umgeformt. Inkremental Meßsysteme mit Nu';impulsmarken sind bekannt und beschrieben z. B. im Prospekt der Firma Dr. Johannes Heidenhain GmbH, Traunreut, »LIDA 55.12«, insbesondere Fig. 2, 2. Ausgabe März 1971.

Die Auswahl aus den Nullimpulsmarken 4, die beim Meßvorgang zur Wirkung gelangen sollen, er-

folgt mittels Magneten 9, die zweckmäßig in Meßrichtung einstellbar sind und deren Magnetfeld bei Annäherung des Abtastkopfes 2 einen darauf befindlichen Reed-Schalter 10 ansteuert. Der Ausgang 11 des Recd-Schalters 10 und der Ausgang 12 des Abtastkopfes 2 sind an eine elektronische Baueinheit 8 gelegt, deren Logik so organisiert ist, daß am Ausgang 13 nur dann ein Signal S_B, auftritt, wenn gleichzeitig am Ausgang 11 des Reed-Schalters 10 und am Ausgang 12 des Abtastkopfes 2 ein elektrisches Signal S₃IS₁₁ anliegt. Der Ausgang 13 der elektronischen Baueinheit 8 ist am Zähler 7 angeschlossen, der beim Auftreten eines Impulses S_B. gesteuert, z. B. auf Null gesetzt wird.

Die Erfindung ist nicht auf das gezeigte Ausfuhrungsbeispiel beschränkt, sondern es sind im Rahmen der Erfindung selbstverständlich auch andere Ausführungsformen denkbar. So können z. 8. bei gekapselten inkrementalen Meßsystemen, wie sie aus dem deutschen Gebrauchsmuster 7504025 bekannt sind, die Magnete in dem den Gittermaßstab gegen Umwelteinflüsse abschirmenden Hohlkörper angebracht sein.

Es ist auch eine Ausführungsform denkbar, bei der ein elektrischer Schalter, vorzugsweise ein Reed-Schalter, in Reihe geschaltet ist direkt mit dem den Nullimpulsmarken zugeordneten elektrischen Wandler (z. B. ein Fotoelement) des Abtastkopfes. Dabei ist jeder Nullimpulsmarke, die beim Meß Vorgang zur Wirkung gelangen soll, ein Magnet zugeordnet, der beim Vorbeibewegen des Abtastkopfes den darauf angebrachten elektrischen Schalter ansteuert. Ein am Ausgang des vorgenannten elektrischen Wandlers anliegendes analoges elektrisches Signal gelangt hierbei nur dann zur Wirkung, wenn der elektrische Schalter unter der Einwirkung des Magnetfeldes geschlossen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Inkrementales Meßsystem mit entlang der Teilungsspur vorgesehenen Nullimpulsmarken, an denen im Zusammenwirken mit einem Abtastergan reproduzierbare Impulse erzeugt werden, deren Lage zur Teilung des Gittermaßstabes absolut festgelegt ist und die Steuervorgänge im elektronischen Zähler des Meßsystems auslösen, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) auf dem Gittermaßstab (1) ist bereits bei der Teilungsherstellung in zueinander festgelegten Abständen eine Reihe von Nullimpulsmarken (4) angebracht;

b) mindestens ein elektrisches Schaltmittel (9/ 10) ist auf dem Maßstab (1) selbst oder in dessen unmittelbarer Nähe angeordnet;

c) durch den Wirkzusammenhang des Schaltmitels (9/10) mit jeweils einer der Nullimpulsmarken (4) können eine oder mehrere Nullimpulsmarken (4) ausgewählt und s:ur Wirkung gebracht werden.

2. Inkrementales Meßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Nullimpuilsmarke (4), die beim Meßvorgang zur Wirkung gelangen soll, ein Magnet (9) zugeordnet ist, der beim Vorbeibewegen des Abtastkopfes (2) einen darauf angebrachten elektrischen Schalter (ILO) ansteuert, dessen elektrischer Ausgang (11) ;tusammen mit dem elektrischen Ausgang (12) des Abtastkopfes (2) an eine elektronische Baueinheit

(8) gelegt ist, die an ihrem Ausgang (13) nur dann einen Steuerimpuls (S_B,) abgibt, wenn gleichzeitig am Ausgang (12) des Abtastkopfes (2) und am Ausgang (11) des Schalters (10) ein elektrisches Signal (S_B bzw. S_R) anliegt.

3. Inkrementales Meßsystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (10) am Abtastkopf (2) ein magnetisch betätigter Reed-Schalter ist.

4. Inkrementales Meßsystem nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete

(9) in Bewegungsrichtung des Abtastkopfes (2) einstellbar angebracht sind, so daß diese der jeweils benötigten Nullimpulsmarke (4) zuordbar sind.

5. Inkrementales Meßystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Meßsystem, dessen Maßstab (1) und Abtastkopf (2) zur Abschirmung gegen Umwelteinflüsse in einem biegesteifen Hohlkörper eingebracht sind, die den Nullimpulsmarken zugeordneten Magnete im vorgenannten Hohlkörper angebracht sind.

6. Inkrementales Meßsystem nach Anspruch 1, dadurhc gekennzeichnet, daß ein elektrischer Schalter in Reihe geschaltet ist mit einem den Nullimpulsmarken zugeordneten elektrischen Wandler des Abtastkopfes und daß ferner jeder Nullimpulsmarke, die beim Meßvorgang zur Wirkung gelangen soll, ein Magnet zugeordnet ist, der beim Vorbeibewegen des Abtastkopfes den darauf angebrachten elektrischen Schalter ansteuert und daß ein am Ausgang des elektrischen Wandlers anliegendes analoges Signal nur dann zur Wirkung gelangt, wenn der elektrische Schalter unter Einwirkung des Magnetfeldes geschlossen ist.

Die Erfindung betrifft ein inkrementales Meßsystem mit entlang der Teilungsspur vorgesehenen Nullimpulsmarken, an denen im Zusammenwirken mit einem Abtastorgan reproduzierbare Impulse erzeugt werden, deren Lage zur Teilung des Gittermaßstabes absolut festgelegt ist und die Steuervorgänge im elektronischen Zähler des Meßsystems auslösen. Diese Steuerimpulse können auf verschiedene Weise verwertet werden, z. B. zum Reproduzieren der Nullposition im Zähler, zum Anfahren einer bestimmten Position zu Beginn der Messung, zur Kontrolle auf Störimpulse usw. Der Anwendungsbereich derartiger inkrementaler Meßsysteme kann dadurch erweitert werden, daß der Nullpunkt im gesamten Arbeitsbereich frei gewählt werden kann (siehe Simon, W.: Die numerische Steuerung von Werkzeugmaschinen, C. Hanser-Verl., München 1971, S. 55).

Bei bekannten inkrementalen Meßsystemen sind demnach Anzahl und Lage der bei der Maßstabherstellung mit aufgebrachten Nullimpulsmarken entsprechend den Erfordernissen des Benutzers festgelegt. Somit besteht beim späteren Einsatz des Meßsystems keine Möglichkeit mehr, die Anzahl und Lage der Steuerimpulse zu verändern. Aufgabe der Erfindung ist es, mit besonders einfachen Mitteln die Nachteile bekannter inkrementaler Meßsysteme mit Nullimpulsmarken zu beheben und eine Meßeinrichtung 2Oi schaffen, die bei ihrer Herstellung Vorteile durch Standardisierung schafft und dem Anwender später große Variationsmöglichkeiten hinsichtlich der Bezugsmarkenfestlegung bietet.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebene Kombination von Merkmalen.

Die Vorteile der Erfindung liegen darin, daß der Benutzer des Meßsystems den jeweiligen Erfordernissen entsprechend sowohl die Anzahl als auch die Lage der Steuerimpulse selbst bestimmen kann. Dies erweitert den Anwendungsbereich derartiger Meßsysteme erheblich.

Die Herstellung der Gittermaßstäbe kann standardisiert werden, da eine Vielzahl von Nullimpulsmarken aufgebracht wird. Erst beim Anwender muß die Auswahl der erforderlichen Nullimpulsmarken vorgenommen werden. Darüber hinaus ist der Anwender an diese Auswahl nicht gebunden, sondern es können aus gegebenem Anlaß andere Nullimpulsmarken ausgewählt werden und die bisherigen können wieder stillgelegt werden.

Bei einer möglichen Ausführungsform ist jeder Nullimpulsmarke, die beim Meßvorgang zur Wirkung gelangen soll, ein Magnet zugeordnet, der beim Vorbeibewegen des Abtastkopfes einen darauf angebrachten elektrischen Schalter ansteuert, dessen elektrischer Ausgang zusammen mit dem elektrischen Ausgang des Abtastkopfes an eine elektronische Baueinheit gelegt ist, die an ihi em Ausgang nur dann einen Steuerimpuls abgibt, wenn gleichzeitig am Ausgang des Abtastkopfes und am Ausgang des Schalters ein elektrisches Signal anliegt.

Zweckmäßig ist der am Abtastkopf des Meßsystems vorgesehene Schalter ein Reed-Schalter bekannter Bauart, dessen Erregung durch einen Dauermagneten oder Elektromagneten erfolgen kann. Die Magnete sind vorieiihafi in Meßrichiung verschiebbar angeordnet, so daß diese der jeweils benötigten Nullimpulsmarke leicht zugeordnet werden können.

Die Nullimpulsmarken am Gittermaßstab bestehen