DE2944162A1 - Lichtelektrische digitale messeinrichtung - Google Patents

Lichtelektrische digitale messeinrichtung

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Description

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DR. JOHANlTZS HEIDENHAIN GMBH 29- Oktober 1979
Lichtelektrische digitale Meßeinrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine digitale elektrische Längen— oder Winkelmeßanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Es sind lichtelektrische Längen— oder Winkelmeßein— richtungen bekannt (DE-OS 19 15 4-78, DE-OS 19 55 878, DE-PS 21 44 835). Bei derartigen Meßeinrichtungen wird eine Auslenkung dadurch gemessen, daß Licht auf Gitter mit durchlässigen und undurchlässigen oder reflektierenden und nicht reflektierenden Abschnitten gestrahlt wird und die Gitter gegeneinander ausgelenkt werden.
Wird bei derartigen Meßeinrichtungen der Lichtstrom unterbrochen, z.B. durch Ausfall der Beleuchtung, so ist die Messung gestört. Um die Störung zu beheben, müssen die Lichtquellen (Glühlampen oder Leuchtdioden) ausgewechselt und der jeweilige.Lichtstrom aufs neue abgeglichen werden. In diesem Zeitraum kann keine Messung stattfinden, somit ist die Maschine, an der das Meßsystem eingesetzt ist, für diese Zeitspanne nicht zu nutzen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, diese Stillstandzeiten und damit der Nutzungsausfall zu verringern, und eine Meßeinrichtung zu schaffen, die keine wesentliche Betriebsunterbrechung hervorruft, wenn eine Beleuchtung ausfällt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
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Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche angegeben.
Die Erfindung soll durch einige Ausführungsbeispiele anhand schematischer Zeichnungen erläutert werden.
Es zeigt
Figur 1 zwei Beleuchtungseinheiten auf einem Schieber,
Figur 2 zwei Lampen auf einem Schieber,
Figur 3 zwei Lampen auf einem Drehteller,
• Figur 4 zwei Lampen mit Umlenkspiegel,
Figur 5 zwei Lampen mit Schiebeprisma,
Figur 6 einen Lampenschieber mit Prinzip— schaltung zum Lichtstromabgleich.
In der Figur Λ sind zwei komplette Beleuchtungseinrichtungen B. und Bp auf einem Schieber S angeordnet. Außer den Lampen L^ und Lp sind noch Hohlspiegel Hx. und Hp sowie Kondensoren Kx. und Kp vorgesehen, so daß eine Beleuchtungseinheit B. oder Bp aus jeweils drei Elementen L,, H. und K bzw. Lp, Hp und Kp besteht. Beide Beleuch— tungseinheiten B. und Bp sind auf dem Schieber S fest— montiert. Durch den Schieber S läßt sich jeweils eine der Beleuchtungseinrichtungen B. oder Bp an die richtige Position zur Abtastung bringen. Abgetastet wird bei digitalen, lichtelektrischen Meßeinrichtungen eine mit Teilungsspuren Tx, versehene Maßverkörperung M mit Hilfe einer Abtasteinheit A. Eine der Beleuchtungseinrichtungen Bx. oder Bp beleuchtet die Abtaststelle an der Maßverkörperung M. Die Abtasteinheit A befindet sich im
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C _
Strahlengang der Beleuchtung. Durch Relativverschiebung von MaßVerkörperung M und Abtasteinheit A wird der durchtretende Lichtstrom beeinflußt. Dieser modulierte Licht— strom wird von lichtempfindlichen Elementen P^, bis P^ in Abtastsignale umgewandelt, die in bekannter Weise verstärkt und digitalisiert werden. Bei inkrementalen Meßeinrichtungen kann durch Zählen der aus den Abtastsignalen gewonnenen Impulse die Art der Relativbewegung von Maßverkörperung M und Abtasteinheit A ermittelt werden. Maßverkörperung M und Abtasteinheit A können beispielsweise am Werkzeugschlitten bzw. am Bett einer Bearbeitungsmaschine angeordnet sein.
In Figur 2 sind auf einem Schieber S zwei Lichtquellen L. und L^ (Lampen oder Leuchtdioden) angeordnet. Sin Hohlspiegel H. und ein Kondensor K. sind ortsfest angebracht und einer Abtaststelle der Maßverkörperung M zugeordnet. Kit Hilfe des Schiebers S läßt sich sowohl die Lampe L,. als auch die Lampe L~ in die richtige Abtastposition bringen. Sine bewegliche Anordnung von zwei kompletten Beleuchtungseinheiten kann dadurch entfallen.
Die Figur 3 zeigt eine Abwandlung der Anordnung nach Figur 2. Die Lampen L^ und Ia^ sind um einen Drehpunkt D schwenkbar auf einem Drehteller V/ angeordnet und werden durch Verschwenkung des Drehtellers W in die korrekte Abtastposition gebracht. Diese Bauform ist für Winkelmeßeinrichtungen besonders günstig.
Bei der Anordnung nach Figur 4 sind zwei Lampen L^. und L~ mit jeweils einem Hohlspiegel H^ und Hp ortsfest angeordnet. Sin schwenkbarer Umlenkspiegel U lenkt den jeweiligen Beleuchtungsstrahlengang durch den Kondensor K,-auf die Abtaststelle an der Maßverkörperung M.
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Eine Variante dieser Lampenanordnung ist gemäß Figur 5 mit Hilfe eines verschiebbaren Prismas P möglich. Die Lampe L. mit Hohlspiegel H^ sowie die Lampe L2 mit Hohlspiegel H2 sind ortsfest. Ein Prisma P ist derart verschiebbar angeordnet, daß der Beleuchtungsstrahlengang der jeweils eingeschalteten Lampe L- oder L2 durch den Kondensor K auf die Abtaststelle an der Maßverkörpe— rung M gelenkt wird.
Es liegt auch im Eanmen der Erfindung, den Beleuch— tungsstrahlengang mit Hilfe flexibler Lichtleitfasern von ortsfesten Lichtquellen auf die Abtaststelle an der Maßverkörperung M zu lenken.
In Figur 6 ist eine Prinzipschaltung angegeben, mit der in besonders vorteilhafter Weise jeder der zur Beleuchtung der Abtaststelle vorgesehenen Lichtquelle ein gesonderter Abgleichzweig zugeordnet werden kann. Bei dieser Schaltung erfolgt der Abgleich des individuellen Lichtstromes jeder Lichtquelle L^. oder L2 bei der ersten Inbetriebnahme der gesamten Anordnung und bleibt bis zu einem eventuellen Lampenwechsel erhalten. Ss ist immer nur eine Lichtquelle in Betrieb und der jeweils nicht betriebene Abgleichzweig ist rückwirkungsfrei im Hinblick auf den betriebenen Abgleichzweig. In jedem Ab— gleichzweig wird ein lichtempfindliches Element PG. bzw. PG2 von der jeweils betriebenen Lampe L. oder Lp zusammen mit der Abtaststelle beleuchtet. Das lichtempfindliche Element PG. bzw. PG? liefert ein Gleich— lichtsignal, das in Verstärkern V. bzw. Vp verstärkt und mit Hilfe von einstellbaren Widerständen EG. bzw. RG2 abgeglichen wird. Dies geschieht in einer Auswerte— schaltung, die für jede Teilungsspur T„ vorge— sehen ist.
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Die Umschaltung der Lichtquellen kann automatisch bei Ausfall einer der Lichtquellen erfolgen. Die diesbezüglichen Einzelmaßnahmen liegen im Können eines Durch— Schnittsfachmannes, so daß über die vielfältigen Möglichkeiten (elektronisch, elektromagnetisch, thermisch usw.) hier nicht näheres gesagt werden muß.
Besonders vorteilhaft ist die Anwendung einer Alarmvorrichtung, die dem Anwender signalisiert, wenn eine der Lichtquellen ausgefallen ist. Der Anwender kann dann bei einer ohnehin fälligen Maschineninspektion eine neue Lichtquelle einsetzen und deren Abgleich— zweig neu eichen.
Die aufgeführten Beispiele sind von einem Durchschnittsfachmann im Rahmen der Erfindung noch ergänzbar.
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Claims (8)

DR. JOHANNES HEIDENHAIN GMBd 29· Oktober 1979 Ansprüche
1. J) Verfahren und digitale elektrische Längen— oder Winkel— meßanordnung zur Erzeugung von Signalen durch berührungslose Abtastung einer Maßverkörperung, mit mindestens zv/ei Lichtquellen, lichtempfindlichen Abtastelementen und v/eiteren bekannten Bauelementen, dadurch gekennzeichnet, daß einer Abtaststelle der Maßverkörperung (N) mindestens zwei — wechselweise schaltbare — Lichtquellen (L,., L~) zugeordnet sind.
2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer Abtaststelle der Maßverkörperung (M) zwei wechselweise schaltbare Beleuchtungseinheiten (B,., Bp) bestehend aus Lichtquelle (Lx., Lp), Spiegel (H., Hp)
und Kondensor (K-, Kp) zugeordnet sind.
3·) Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Abtastsignalen durch berührungslose Abtastung einer Maßverkörperung mit mindestens zwei Lichtquellen, lichtempfindlichen Abtastelementen und weiteren bekannten Bauelementen, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Lichtquelle (L^, L~) ein eigener, ein Gleichlichtsignal liefernder
Abgleichzweig zugeordnet ist, daß ,jeweils immer
nur eine Lichtquelle (L^ oder L2) in Betrieb ist,
und daß der nicht betriebene Abgleichzweig rück—
wirkungsfrei gegenüber dem betriebenen Abgleichzweig ist.
4-.) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen (L,. und Lo) auf einem Dreh—
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teller (W) angeordnet sind, der bei Ausfall einer Lichtquelle (L7. oder Lp) in eine andere Betriebslage gebracht wird.
5·) Verfahren und Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen (L,. und Lp) auf einem Schieber (S) angeordnet sind, der nach Ausfall einer Lichtquelle (L7. oder Lp) in eine andere Betriebslage geschoben wird.
6.) Verfahren und Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen (L7., Ii^) ortsfest sind und ein schwenkbarer Umlenkspiegel (U) den jeweiligen Strahlengang auf die Abtaststelle umlenkt.
7·) Verfahren und Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen (L7., Lp) ortsfest sind und ein verschiebbares Prisma (P) den jeweiligen Strahlengang auf die Abtaststelle lenkt.
8.) Verfahren und Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Alarmvorrichtung den Ausfall einer Lichtquelle (L7. oder Lp) signalisiert.
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DE2944162A 1979-11-02 1979-11-02 Lichtelektrische digitale Meßeinrichtung Expired DE2944162C2 (de)

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