DE2948854C2

DE2948854C2 -

Info

Publication number: DE2948854C2
Application number: DE2948854A
Authority: DE
Inventors: Walter Ing.(Grad.) 8225 Traunreut De Schmitt
Original assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Current assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority date: 1979-12-05
Filing date: 1979-12-05
Publication date: 1990-05-03
Also published as: FR2471586A2; AT396037B; IT8012736A0; JPS6239884B2; GB2065872A; CH649628A5; US4363964A; IT1136205B; GB2065872B; JPS5697826A; ATA558680A; DE2948854A1; FR2471586B2

Description

Die Erfindung betrifft ein inkrementales Meßsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 5.

Bei einem derartigen Meßsystem können an einer Marke - nachfolgend mit "Nullimpulsmarke" bezeich net - erzeugte Steuerimpulse auf verschiedene Weise verwertet werden, z. B. zum Reproduzieren der Null position im Zähler, zum Anfahren einer bestimmten Position zu Beginn der Messung und zur Kontrolle von Störimpulsen, die Meßfehler nach sich ziehen können.

Bei bekannten inkrementalen Meßsystemen sind dem nach Anzahl und Lage der bei der Maßstabherstellung mitaufgebrachten Nullimpulsmarken entsprechend den Erfordernissen des Benutzers festgelegt. Somit be steht beim späteren Einsatz des Meßsystems keine Möglichkeit mehr, die Anzahl und die Lage der von den Nullimpulsmarken abgeleiteten Impulse zu ver ändern.

Zur Behebung dieser Nachteile wird in der DE-AS 25 40 412 vorgeschlagen, auf dem Maßstab bereits bei der Teilungsherstellung in zueinander festge legten Abständen eine Reihe von Nullimpulsmarken vorzusehen und mindestens ein Schaltmittel auf dem Maßstab selbst oder in dessen unmittelbarer Nähe anzuordnen. Eine oder mehrere Nullimpulsmarken kön nen ausgewählt und jeweils in Wirkzusammenhang mit dem Schaltmittel gebracht werden. Jeder Nullimpuls marke, die beim Meßvorgang zur Wirkung gelangen soll, ist ein Magnet zugeordnet, der beim Vorbeibe wegen der Abtasteinheit einen darauf angebrachten elektrischen Schalter ansteuert. Der elektrische Ausgang des Schalters ist zusammen mit dem elektri schen Ausgang der Abtasteinheit an eine elektroni sche Baueinheit gelegt, die an ihrem Ausgang nur dann einen Steuerimpuls abgibt, wenn gleichzeitig am Ausgang der Abtasteinheit und am Ausgang des Schalters ein elektrisches Signal anliegt. Erfah rungsgemäß neigen elektrische Schalter beim Schalt vorgang zum Prellen, was zu Störimpulsen und somit zu Verfälschungen des Meßergebnisses führen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit ein fachen Mitteln ein störsicheres inkrementales Meß system der eingangs genannten Gattung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruches 1 sowie durch den Gegenstand des Anspruchs 5 gelöst.

Die Vorteile der Erfindung liegen im wesentlichen darin, daß bei der Auswahl der benötigten Nullim pulsmarken eine hohe Störsicherheit gewährleistet ist.

Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Er findung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 schematisch ein inkremen tales Meßsystem,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Maßstab nach Fig. 1,

Fig. 3 eine erste Schaltungsanord nung,

Fig. 4 eine zweite Schaltungsanord nung,

Fig. 5 eine dritte Schaltungsanord nung, die Maßnahmen nach Fig. 3 und 4 kombiniert.

Fig. 1 zeigt ein lichtelektrisches inkrementales Meßsystem, das aus einem Maßstab 1 und einer Abtasteinheit 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 von Nullimpulsmarken 4 vorgesehen, die jeweils aus Strichgruppen bestehen. Die am Strichgitter 3 erzeugten elektrischen Signale, die in der Abtasteinheit 2 verstärkt und in Rechtecksignale T ₁, T ₂ umgeformt werden, steuern über elektrische Leitungen 5, 6 einen elektronischen Zähler 7, der die Meßwerte in di gitaler Form anzeigt. Das an den Nullimpulsmarken 4 er zeugte Signal wird in der Abtasteinheit 2 verstärkt und steuert als Rechtecksignal S _B über eine Leitung 8 den Zähler 7, um diesen beispielsweise auf Null zu setzen. In krementale Meßsysteme mit Nullimpulsmarken 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 derjenige Nullimpulsmarken 4, die beim Meß vorgang zur Wirkung bzw. nicht zur Wirkung gelangen sollen, erfolgt durch Zuordnung von Magneten 9, die zweckmäßig in Meßrichtung einstellbar sind und deren Magnetfeld bei An näherung der Abtasteinheit 2 einen darauf befindlichen Reed-Schalter 10 ansteuert. In der Abtasteinheit 2 sind zwei Photoelemente 12, 13 vorgesehen (Fig. 3-5), die je weils antiparallel zueinander an die beiden Eingänge eines Verstärkers 14 angeschlossen sind, der an eine Trigger stufe 15 angeschaltet ist. Das erste Photoelement 12 tastet die Reihe der Nullimpulsmarken 4 ab und liefert ein Signal, das nach einer Verstärkung im Verstärker 14 als Rechteck signal S _B am Ausgang der Triggerstufe 15 zur Steuerung des Zählers 7 über die Leitung 8 ansteht. Das zweite Photo element 13, das mit Gleichlicht beaufschlagt wird, dient zur Einstellung der Nullinie des vom ersten Photoelement 12 gelieferten Signals.

Erfindungsgemäß ist an das Photoelement 12 ein Photo element 16 antiparallel angeschlossen, das von einer lichtemittierenden Diode 17 beleuchtet wird. In Fig. 3 ist an die lichtemittierende Diode 17, die über einen Widerstand 20 von einer Versorgungsspannung U _L - vorzugs weise der Versorgungsspannung der Beleuchtungslampe für den Maßstab 1 - beaufschlagt ist, ein magnetisch betätig barer Reed-Schalter 10 parallel angeschaltet. Bei den vom Photoelement 12 abgetasteten Nullimpulsmarken 4, die nicht zur Wirkung gelangen sollen und denen daher keine Magnete 9 zugeordnet sind, wird der Reed-Schalter 10 nicht betätigt, so daß das Photoelement 16 von der lichtemittieren den Diode 17 beleuchtet wird, wodurch die Signale des Photo elements 12 bei diesen Nullimpulsmarken 4 so verschoben werden, daß ihre Spitzen die Schwelle der Triggerstufe 15 nicht überschreiten können; am Ausgang der Triggerstufe 15 stehen bei diesen Nullimpulsmarken 4 daher keine Rechteck signale S _B zur Steuerung des Zählers 7 an. Denjenigen Null impulsmarken 4, die zur Wirkung gelangen sollen, werden Ma gnete 9 zugeordnet, die jeweils den Reed-Schalter 10 be tätigen, so daß das Photoelement 16 von der lichtemittierenden Diode 17 nicht oder nur schwach beleuchtet wird; die an diesen Nullimpulsmarken 4 vom Photoelement 12 erzeugten Si gnale steuern als Rechtecksignale S _B den Zähler 7 an. Diese Schaltungsanordnung eignet sich besonders für den Fall, daß von der Reihe der auf dem Maßstab 1 vorgesehenen Nullimpuls marken 4 nur wenige zur Wirkung gelangen sollen.

Soll von dieser Reihe von vorgesehenen Nullimpulsmar ken 4 der überwiegende Teil zur Wirkung gelangen, empfiehlt sich die Schaltungsanordnung nach Fig. 4, bei der den wenigen, nicht benötigten Nullimpulsmarken 4 jeweils ein Magnet 9 zugeordnet wird, der den mit der lichtemittieren den Diode 17 in Reihenschaltung verbundenen Reed-Schalter 10 betätigt, so daß diese das Photoelement 16 beleuchtet und da durch diese Nullimpulsmarken 4 nicht wirksam werden läßt.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Er findung werden die beiden vorgenannten Schaltungsan ordnungen gemäß der Fig. 5 kombiniert und können je nach Bedarf des Anwenders mittels eines zweipoligen Umschalters 18 gewählt werden.

Anstelle des Photoelements 16 und der lichtemittierenden Diode 17 kann auch ein integrierter Optokoppler an das Photoelement 12 parallel angeschaltet sein. Der Reed- Schalter 10 kann beispielsweise auch durch eine Feld platte ersetzt werden. Die Beleuchtung bzw. Nichtbeleuch tung des Photoelements 16 durch die lichtemittierende Diode 17 kann anstelle des Schaltmittels 9, 10 auch auf mechanische Weise durch Fenster oder Blenden erfolgen, die den jeweiligen Nullimpulsmarken 4 je nach Bedarf zu geordnet und zweckmäßig vom Lichtstrom der Beleuchtungs lampe für den Maßstab 1 beaufschlagt werden können. Der Widerstand 19 ist vorgesehen, um die Toleranzen des Photo stromes des Photoelements 16 infolge Sättigungseffekts klein zu halten.

Die Erfindung ist nicht auf das gezeigte Ausführungsbei spiel beschränkt, sondern es sind im Rahmen der Erfindung selbstverständlich auch andere Ausführungsformen denkbar. So können beispielsweise bei gekapselten inkrementalen Meßsystemen, wie sie aus dem deutschen Gebrauchsmuster 75 04 025 bekannt sind, die Magnete in dem den Maßstab gegen Umwelteinflüsse abschirmenden Hohlkörper ange bracht sein.

Claims

1. Inkrementales Meßsystem mit einer entlang der Teilungsspur eines Maßstabes vorgesehenen Reihe von Nullimpulsmarken, deren Lage zur Teilungsspur abso lut festgelegt ist und an denen im Zusammenwirken mit einer Abtasteinheit, die wenigstens ein Pho toelement aufweist, reproduzierbare Impulse er zeugt werden, die Steuervorgänge in einem elektronischen Zähler des Meßsystems aus lösen, bei dem jeder Nullimpulsmarke, die beim Meßvorgang zur Wirkung gelangen soll, ein Auswahlmittel zugeordnet ist und bei dem die ausgewählten Nullimpuls marken jeweils nur beim gleich zeitigen Auftreten eines an der jeweiligen Nullimpulsmarke erzeugten Impulses und eines vom Auswahlmittel verursachten Signals wirksam werden und bei dem das Auswahlmittel aus einem Schaltmittel besteht, das ein an der Abtasteinheit ange ordnetes, eine Schaltfunktion auslösendes Element betätigt, dadurch gekennzeichnet, daß an das wenigstens eine, die Nullimpuls marken (4) abtastende Photoelement (12) ein weiteres Photoelement (16) antiparallel angeschaltet ist, das auf Veranlassung des die Schaltfunktion auslösenden Elements (10) beleuchtet bzw. nicht be leuchtet wird.

2. Inkrementales Meßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an das die Nullimpulsmarken (4) abtastende Photoelement (12) ein Optokoppler parallel angeschaltet ist.

3. Inkrementales Meßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Schaltfunktion auslösende Element (10) an der Abtasteinheit (2) einen magnetisch betätigbaren Reed-Schalter darstellt.

4. Inkrementales Meßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Schaltfunktion auslösende Element (10) an der Abtasteinheit (2) eine Feldplatte aufweist.

5. Inkrementales Meßsystem mit einer entlang der Teilungsspur eines Maßstabes vorgesehenen Reihe von Nullimpulsmarken, deren Lage zur Teilungsspur abso lut festgelegt ist und an denen im Zusammenwirken mit einer Abtasteinheit, die wenigstens ein Pho toelement aufweist, reproduzierbare Impulse er zeugt werden, die Steuervorgänge in einem elektronischen Zähler des Meßsystems aus lösen, bei dem jeder Nullimpuls marke, die beim Meßvorgang zur Wirkung gelangen soll, ein Auswahlmittel zugeordnet ist, und bei dem die ausge wählten Nullimpulsmarken jeweils nur beim gleichzeitigen Auftreten eines an der jeweiligen Nullimpulsmarke erzeugten Impulses und eines von Aus wahlmittel verursachten Signals wirksam werden, dadurch ge kennzeichnet, daß das Auswahlmittel aus einer von einer Lampe be leuchteten Blende besteht und daß an das wenigstens eine, die Nullimpulsmarken (4) abtastende Photoelement (12) ein weiteres Photoelement (16) antiparallel angeschaltet ist, das auf Veranlassung der Blende beleuchtet bzw. nicht beleuchtet wird.

6. Inkrementales Meßsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende vom Lichtstrom der zur Beleuchtung des Maßstabes vorgesehenen Lichtquelle beaufschlagt wird.

7. Inkrementales Meßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem die Nullimpuls marken (4) abtastenden Photoelement (12) und dem antiparallel hierzu geschalteten Photoelement (16) ein Widerstand (19) vorgesehen ist.