DE2732909C3

DE2732909C3 - Inkrementales Lagemeflsystem

Info

Publication number: DE2732909C3
Application number: DE2732909A
Authority: DE
Inventors: Horst Dr. 8221 Truchtlaching Burkhardt
Original assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Current assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority date: 1977-07-21
Filing date: 1977-07-21
Publication date: 1979-11-08
Also published as: IT1103768B; GB2001786A; JPS5423562A; AT363699B; IT7812716A0; IT1103764B; IT7812715A0; GB2001786B; FR2398285A1; US4229647A; DE2732909B2; CH620292A5; DE2732909A1; ATA416178A; FR2398285B1; JPS6339845B2

Description

Die Erfindung betrifft ein inkrementales Meßsystem zum Messen oder Positionieren der Relativlage zweier Objekte einer Maschine od. dgl. Die vorgenannten Objekte können der Schlitten bzw. das Bett einer Bearbeitungs- oder Meßmaschine sein.

Die Positionierung der vorgenannten Objekte kann je nach Art der Zeichnungsvermaßung absolut von einer Bezugslinie aus oder im Kettenmaß durch wiederholtes Nullen geschehen. Aus der DE-OS 18 14 785 ist bereits ein inkrementales Lagemeßsystem bekannt, dessen Vor-/Rückwärtszähler einen Betriebsartenumschalter aufweist. In Abhängigkeit von der eingestellten Betriebsart wird bewirkt, daß entweder

a) beim Auftreten eines Referenzimpulses — dessen Lage zur Teilung des Meßsystemes absolut festgelegt ist — der Zähler automatisch gestoppt wird,

b) beim Auftreten des Referenzimpulses eine vorab eingestellte Soll-Zahl automatisch gesetzt wird, oder

c) — unabhängig von den unter a) oder b) aufgeführten Referenzimpulsen — der Zähler die vom inkrementalen Meßsystem gelieferten Impulse zählt

Des weiteren ist eine Lagemeßeinrichtung bekannt, deren Betriebsartenumschalter von der Zähleinrichtung abhängig ist (DE-OS 19 33 254). Ein ähnliches Lagemeßsystem weist einen Betriebsartenumschalter auf, der es gestattet, daß beim Betätigen einer Nullungstaste oder ίο Setztaste der Zähler beim Auftreten eines Referenzimpulses nur ein einziges Mai gestoppt und bei jedem erneuten Anfahren des Referenzimpulses auf den beim Stoppvorgang abgelesenen bzw. eingespeicherten Wert gesetzt wird (DE-OS 19 64 381). Diese Lagemeßsysteme weisen jedoch Nachteile auf, wenn wechselweise die Positionierung der genannten Objekte nach dem Absolutmaßsystem oder nach dem Kettenmaßsystem erfolgen solL

Aufgabe der Erfindung ist es, ein inkrementales Meßsystem zur Lagebestimmung zweier Objekte zu schaffen, das mit einfachen Mitteln eine Vielzahl von Meß- oder Positionieraufgaben zu lösen vermag, vielseitig einsetzbar sowie leicht bedienbar ist und dabei eine zuverlässige Arbeitsweise ermöglicht
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch die Vereinigung folgender Merkmale:
a) es sind mehrere elektronische Zähler-Bausteine entsprechend der Zahl vorsehbarer Bezugssysteme und

b) mindestens ein Bezugspunktumschalter mit der Anzahl der elektronischen Zähler-Bausteine entsprechenden einzelnen Schalterstellungen vorgesehen;

c) zwischen den elektronischen Zähler-Bausteinen J5 und der Anzeige ist eine Auswahleinrichtung zwischengeschaltet, auf die der Bezugspunktumschatter einwirkt, derart, daß in einer der Schalterstellungen das auf den absoluten Nullpunkt (Maschinennullpunkt) bezogene System und zumindest in einer weiteren Schalterstellung ein auf frei wählbare Null- bzw. Bezugspunkte bezogenes System anwählbar bzw. rückrufbar ist.
Nach einem weiteren, die Erfindung ausgestaltenden Merkmal bewirkt ein Referenzimpuls, dessen Lage zur Teilung der Meßeinrichtung absolut festgelegt ist, das Setzen des absoluten Maschinennullpunktes.

Ein weiteres, die Erfindung vorteilhaft ausgestaltendes Merkmal findet sich im Unteranspruch 3.

Die Erfindung bietet folgende wesentliche Vorteile:

l. Absoluter Nullpunkt (Maschinennullpunkt) und jeder andere gewählte Bezugspunkt kann jederzeit über Schalter angewählt bzw. rückgerufen werden.

Somit ist ein Wechsel zwischen den einzelnen Bezugssystemen möglich, d. h. es können mehrere Bezugssysteme nebeneinander angeordnet werden

(z. B. Absolut-/Kettenmaß usw.).
2. Beliebiger Wechsel der Bezugspunkte ohne erneute Zählereichung.

Der wesentliche technische Fortschritt ist bei der Erfindung darin zu sehen, daß durch die erfindungsgemäßen Merkmale eine Einrichtung zur Lagebestimmung geschaffen wird, die eine einfache Bedienung und vielseitige Einsatzmöglichkeiten bietet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Blockschaltbildes noch näher erläutert.

Ein inkrementales Meßsystem zum Messen der Relativlage und zum Positionieren zweier Objekte einer Maschine od. dgl. mit Gittermaßstab G und Abtastkopf

AK liefert Signale, die in bekannter Weise in einem Verstärker V verstärkt, in einem Trigger Tgetriggert, über einen Richtungsdiskriminator RD und Vorzeichenstufen VZi, VZ_n und VZm in Vor-ZRückwärtszähler VRi, VRn und V/im eingespeist werden.

Eine sogenannte Nullimpulsspur Rl auf dem Gittermaßstab G liefert ein Referenzsignal RI', dessen Lage zur Teilung G des Meßsystems absolut festgelegt ist Dieses Referenzsignal Λ/'wird verstärkt und getriggert in eine Nullimpulsauswerteschaltung NA eingespeist, die es auswertet und dem Vor-ZRückwärtszähler VR] zuführt Die Vor-/Rückwärtszähler VRi, VRn und VRm zählen ständig die vom inkrementalen Meßsystem gelieferten Impulse. Ein Schalter B verfügt über drei Stellungen I, II und IH mit deren Hilfe drei verschiedene Bezugssysteme angewählt werden können. In jeder der drei Schalterstellungen I oder II oder HI wird in einem Multiplexer MX\ eine Verbindung zwischen einem der Vor/Rückwärtszähler VRi oder VRu oder VRm und einer Anzeige A hergestellt Dabei ordnet der Schalter B im ersten Bezugssystem der Stellung I den Vor/Rückwärtszähler VRi zu, im zweiten Bezugssystem der Stellung II den Vor-/Rückwärtszähler VRu und im dritten Bezugssystem der Stellung III den Vor-/ Rückwärtszähler VRm.

In den drei Bezugssystemen können Bezugspunkte erzeugt werden. Mit dem oben beschriebenen Referenzimpuls R/', dessen Lage zur Teilung G des Meßsystems absolut festgelegt ist, wird in dem ersten Bezugssystem über die Nullpunktauswerteschaltung NA der Vor-/ Rückwärtszähler VRi immer wieder auf den absoluten Nullpunkt (Maschinennullpunkt) geeicht.

Im zweiten Bezugssystem, das der Schalterstellung Il des Schalters B und dem Vor-ZRückwärtszähler VR_M zugeordnet ist, kann beispielsweise der Arbeitsnullpunkt festgehalten werden. Der Arbeitsnullpunkt läßt sich vorteilhafterweise von einer Kante eines zu bearbeitenden Werkstückes ableiten.

Das drittte Bezugssystem, zu dem die Schalterstellung III und der Vor-ZRückwärtszähler VRm gehört, ist frei verfügbar für ständig wechselnde Bezugspunkte. Dies wird z. B. bei der Bearbeitung von Werkstücken benötigt, die mit Kettenmaßen vermaßt sind. Im dritten Bezugssystem kann also ständig ein Momentanbezugspunkt erzeugt werden. Mit dem Schalter B lassen sich jedoch — unbeeinflußt von der Bezugspunktauswahl im dritten System — sowohl der absolute Maschinennullpunkt im ersten System, als auch der Arbeitsnullpunkt im zweiten Systrm jederzeit anwählen bzw zurückrufen.

Um die Vor-/Rückwärtszähler VRi, VRn, VRm auch löschen oder setzen zu können, sind eine Lösch- und vorzugsweise eine Setztaste L bzw. STvorgesehen. Eine Eingabeeinheit EE dient der Eingabe eines beliebigen Setzwertes Da. Ein zweiter Multiplexer MXi stellt zwischen den entsprechenden Schalterstellungen I oder II oder III und den zugehörigen Vor-/Rückwärtszählern VRi oder VRn oder VRm die Verbindung her und schaltet die Eingabeeinheit EE auf den angewählten VorVRuckwartszahler VRi oder VRn oder VRm. Mit Hilfe des Multiplexers MXi läßt sich also jeder der VorVRuckwartszahler VRi oder VR,, oder VRm mit einem Löschimpuls oder einem frei wählbaren Setzwert

Da beaufschlagen, obwohl nur jeweils eine Löschtaste L,

eine Setztaste ST und eine Eingabeeinheit EE vorhanden sind. Es versteht sich, daß es im Rahmen der Erfindung liegt, jedem der Vor-/Rückwärtszähler VRi

oder VRn oder VRm eine eigene Lösch- bzw. Setztaste L

bzw. STund eine eigene Eingabeeinheit EEzuzuordnen.

Der Multiplexer MX₂ entfällt dann natürlich.

Es ist ferner eine Versorgungsspannungslogik VL vorgesehen, mit deren Hilfe eine optische und/cder

akustische Warnung ausgelöst wird, wenn nach

Netzausfall oder Ausschalten der Zähler wieder in Betrieb genommen wird.

Die Versorgungsspannungslogik VL dient zur Sicherstellung der richtigen Bedienung des erfindungsgemäßen Zählers bei Wiederinbetriebnahme des Zählers nach Unterbrechung der externen Versorgungsspannung. Eine Unterbrechung der Versorgungsspannung bewirkt in der Versorgungsspannungslogik VL, daß eine Warnung, z. B. Blinken der Anzeige A ausgelöst wird. Die bedienende Person wird mit diesem Warnsignal darüber informiert daß das gesamte System durch Unterbrechung der Versorgungsspannung fehlerhaft arbeitet Eine fehlerfreie Zuordnung der Bezugspunkte ist erst dann wieder gegeben, wenn der absolute Maschinennullpunkt aufgesucht worden ist. Durch Verfahren der angegebenen Objekte über den absoluten Maschinennullpunkt hinaus, wird auf den Vor-/ Rückwärtszähler VRi der Referenzimpuls R/'gegeben, der ihn auf den absoluten Maschinennullpunkt setzt. Gleichzeitig wird vom gleichen Referenzimpuls R/'die Versorgungsspannungslogik VL beaufschlagt, die nun die Warnung zurückzieht, da der absolute Bezugspunkt wieder gegeben ist. Die vorher blinkende Anzeige A ist nun wieder ununterbrochen in Betrieb.

Es ist von Vorteil, in diesem Zähler noch eine interne Spannungsversorgung mittels Batterie oder Akkumulator vorzusehen, die sowohl das Meßsystem als auch die Zähler VRi, VR_M und VR_m versorgt, so daß die festgelegten Bezugspunkte erhalten bleiben.

Weiterhin ist es bei dem beschriebenen Zähler auf einfache Weise möglich Fehler zu korrigieren, die beispielsweise in den Führungen der genannten Objekte oder in der Teilung G des Meßsystems vorhanden sind.

Absoluten Lagewerten ordnet man in einem nicht dargestellten Speicher fest eingespeicherte, durch eine

besondere Messung ermittelte Korrekturwerte zu, die rechnerisch berücksichtigt werden.

Die genannten absoluten Lagewerte lassen sich

jederzeit mit Hilfe von codierten Referenzmarken R/ (Codespur nicht dargestellt) des Gittermaßstabes G auffinden und mit den genannten Korrekturwerten beaufschlagen, so daß an diesen absoluten Lagewerten der Zählerstand berichtigt wird. Jedem absoluten Lagewert ist dabei ein vorab ermittelter Korrekturwert zugeordnet, der einen bestimmten Speicherplatz einnimmt. Die Informationen der vorgenannten Codespur an den Referenzmarken R/ werden vorzugsweise in einem nicht dargestellten Rechner decodien.

Der elektronische Zähler läßt sich vorteilhaft auch bei numerisch gesteuerten Maschinen anwenden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. !nkrementales Meßsystem zum Messen oder Positionieren der Relativlage zweier Objekte, bestehend aus einem Maßstab und Abtastkopf sowie einem elektronischen Vor-/Rückwärtszähler, gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender Merkmale:

a) es sind mehrere elektronische Zähler-Bausteine (VR₁, VRn u. VR_1n) entsprechend der Zahl vorsehbarer Bezugssysteme und

b) mindestens ein Bezugspunk tumschaiier (B) mit der Anzahl der elektronischen Zähler-Bausteine (VR], VRn u. V7?m) entsprechenden einzelnen Schalterstellungen vorgesehen;

c) zwischen den elektronischen Zähler-Bausteinen (VRi, VRn u. VRm) und der Anzeige (A) ist eine Auswahleinrichtung (MX\) zwischengeschaltet, auf die der Bezugspunktumschalter (B) einwirkt, derart, daß in einer der SehalterstelJungen (I) das auf den absoluten Nullpunkt (Maschinennullpunkt) bezogene System und zumindest in einer weiteren Schalterstellung (Il und ggf. III) ein auf frei wählbare Null- bzw. Bezugspunkte bezogenes System anwählbar bzw. rückrufbar ist.

2. Inkrementales Meßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Referenzimpuls (Rl'), dessen Lage zur Teilung (C) der Meßeinrichtung absolut festgelegt ist, das Setzen des absoluten Maschinennullpunktts bewirkt.

3. Inkrementales Meßsystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß entlang der Teilung (C)eine Vielzahl von Referenzmarken (/?/,)angeordnet ist und daß jeder Referenzmarke (Rl) vorzugsweise eine codierte Spur zur Identifizierung des jeweiligen Absolutwertes zugeordnet ist und daß jedem bei der Referenzmarke (Ri) abgerufenen Absolutwert ein eingespeicherter Korrekturwert zugeordnet ist, und daß zumindest jeweils beim Auftreten eines Referenzimpulses (RV) unter Mitwirkung eines Rechners der Zählerstand auf den richtigen Wert korrigiert wird.