DE3115508C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Meßgerät, das insbesondere als Längen- oder Winkelmeßgerät ausgebildet ist, gegebenen falls aber auch eine Waage oder ein sonstiges Meßgerät sein kann, bei dem eine Zeigerskala durch eine elektronische Anzeige ersetzt ist.The invention relates to a measuring device, in particular is designed as a length or angle measuring device, given if, however, a scale or other measuring device can be, in which a pointer scale by an electronic Ad is replaced.
Vor allem betrifft die Erfindung ein Meßgerät mit einem Maßstab und einer entlang dieses Maßstabes relativ verstellbaren Abtasteinheit, die bei der Verstellung der Maßstabteilung entsprechende elektrische Meßsignale erzeugt, welche einer Anzeige- oder Auswerteeinheit zuführbar sind.In particular, the invention relates to a measuring device one scale and one relative to that scale adjustable scanning unit, which is used to adjust the Scale graduation corresponding electrical measurement signals generated which a display or evaluation unit are feedable.
Im Normalfall wird bei solchen Meßgeräten die Abtast einheit gegenüber dem stillstehenden Maßstab verstellt, doch sind auch Ausführungen bekannt, bei denen der Maß stab allein oder Maßstab und Abtasteinheit verstellbar sind.In such measuring devices, the scanning is normally carried out unit adjusted against the stationary scale, however, versions are also known in which the dimension rod alone or scale and scanning unit adjustable are.
Bei Längen- und Winkelmeßgeräten können Maßstäbe mit Inkrementalteilung oder auch mit absoluter Maßstabteilung vorgesehen werden. Bei Inkrementalteilungen ist es bekannt, an einer oder mehreren Stellen des Maßstabes zusätzliche Markierungen vorzusehen, die das Einrichten erleichtern bzw. nach Betriebsunterbrechungen oder Be triebsstörungen eine neue Eichung oder das Anfahren vor bestimmter Positionen mit dem Schlitten od. dgl., in dem die Abtasteinheit untergebracht ist, erleichtern. Diese Markierungen werden meist zur Erzeugung besonderer Markierungssignale ausgenützt.In the case of length and angle encoders, standards can also be used Incremental division or with absolute scale division be provided. It is with incremental divisions known at one or more points on the scale to provide additional markings that set up facilitate or after business interruptions or loading malfunctions a new calibration or starting certain positions with the sled or the like, in which the scanning unit is accommodated. These Markings are mostly used to create special ones Marking signals exploited.
Über die erzeugten elektrischen Signale können Zähler und nachgeordnete Anzeigeeinrichtungen betätigt werden. The electrical signals generated can be used for counters and downstream display devices are operated.
Es ist auch bekannt, die bei der Abtastung des Maßstabes erhaltenen Signale einer Steuereinrichtung für eine Werkzeugmaschine od. dgl. zuzuführen und bei der Steuerung dieser Maschine zu verwenden. Ferner ist es bekannt, am Meßgerät selbst Anzeigeeinrichtungen vorzusehen und die Signale über Kabel einer zentralen Registriereinrichtung bzw. einer sonstigen ortsfesten Anzeige- oder Auswerte einheit zuzuführen. Die elektrischen Meßsignale können nach verschiedenen Meßprinzipien erzeugt werden. Neben einer induktiven oder kapazitiven Erzeugung wegabhängiger Signale werden vor allem in der Längen- und Winkelmessung, insbesondere bei Inkrementalteilungen, häufig optisch ablesbare Maßstäbe verwendet, die über opto-elektronische Aufnehmer der Abtasteinheit abgelesen werden. Hier werden meist zur Beleuchtung des Maßstabes Leuchtdioden und zur Ablesung Fototransistoren verwendet. Bei bekannten Ausführungen werden in der Ableseeinheit Ablesegitter angebracht, durch die hindurch die Ablesung des Maßstabes erfolgt, so daß bei der Relativverstellung von Maßstab und Ableseeinheit etwa sinusförmige Signale erzeugt werden, deren Länge der Maßstabeinheiten entspricht. Durch versetzte Anordnung der Abtasteinheiten können phasen verschobene Signale erzeugt werden, die eine Richtungs erkennung ermöglichen, welche zur Umsteuerung eines Vor- Rückwärtszählers ausnützbar ist und die überdies mit vergleichsweise einfachen Mitteln auf elektronischem Wege eine weitere Unterteilung des Maßstabes zulassen. Neben den erwähnten festen Markierungen zur Festlegung bestimmter Maßstabpunkte gibt es auch eine elektronische Markierung, bei der wählbare Maßstabpunkte durch Speicherung festgelegt werden, wobei im einfachsten Fall bei einer Längenmeßeinrichtung der Vor-Rückwärts zähler beim Erreichen eines solchen Maßstabpunktes auf Null gesetzt wird. In jedem Fall ist für die Signal erzeugung, die Signalauswertung, -übertragung, die Anzeige des Meßergebnisses und die meist vorhandenen weiteren Einrichtungen innerhalb der Signalerzeugungs- und Auswerte einheit, z. B. die Speicherung eines wählbaren Nullpunktes, eine Stromversorgung notwendig. Bei eingebauten Meßgeräten werden die am verstellbaren Teil vorgesehenen Einrichtungen über Kabel versorgt und häufig auch die erzeugten Signale der dann am feststellbaren Teil vorgesehenen Auswerteeinheit zugeführt. Bei einer photoelektrischen Abtastung ist es be kannt, die Lichtversorgung der am verstellbaren Teil vorge sehenen Abtasteinrichtungen von ortsfest angebrachten Lam pen über ein flexibles Glasfaserkabel vorzunehmen.It is also known when scanning the scale received signals of a control device for a Machine tool or the like. To supply and control to use this machine. It is also known on Measuring device itself to provide display devices and the Signals via cable from a central registration facility or another stationary display or evaluation feed unit. The electrical measurement signals can can be generated according to different measuring principles. Next an inductive or capacitive generation path-dependent Signals are mainly used in length and angle measurement, especially with incremental divisions, often optically Readable scales used over opto-electronic Sensor of the scanning unit. Be here mostly for illuminating the scale LEDs and used for reading phototransistors. At acquaintances Versions are in the meter reading grid attached, through which the reading of the scale takes place so that in the relative adjustment of scale and reading unit generates approximately sinusoidal signals whose length corresponds to the scale units. By staggered arrangement of the scanning units can phase shifted signals are generated that are directional enable recognition, which for reversing a pre Down counter can be used and also with comparatively simple means on electronic Allow ways to further subdivide the scale. In addition to the fixed markings mentioned above certain scale points also have an electronic one Marking with selectable scale points Storage can be set, the simplest Case with a length measuring device the forward-backward counter when reaching such a scale point Is set to zero. In any case, is for the signal generation, signal evaluation, transmission, display of the measurement result and the mostly existing others Facilities within the signal generation and evaluation unit, e.g. B. the storage of a selectable zero point, a power supply is necessary. With built-in measuring devices the devices provided on the adjustable part supplied by cable and often also the generated signals the evaluation unit then provided on the ascertainable part fed. In a photoelectric scan, it is be knows the light supply on the adjustable part See scanning devices of stationary Lam with a flexible fiber optic cable.
Bei Handmeßgeräten, wie sie insbesondere als Schiebe lehren oder mikrometerähnliche Meßgeräte Verwendung finden, ist es nach der DE-OS 27 10 312 für eine Schiebelehre bekannt, auf der Maßstabschiene einen Inkrementalmaßstab vorzusehen und im Meßschieber eine Abtasteinrichtung mit nachgeschalte ter Auswerteelektronik und Anzeigeeinrichtung unterzubringen, wobei für die elektrische Versorgung entweder auswechselbare Batterien, über ein fallweise ansteckbares Kabel wieder auf ladbare Akkumulatoren oder eine Dauerversorgung über ein Netzkabel vorgesehen wird.In the case of hand-held measuring devices, such as those used as sliding devices teach or use micrometer-like measuring devices, it is known from DE-OS 27 10 312 for a slide gauge, to provide an incremental scale on the scale rail and in the caliper a scanning device with downstream to accommodate the evaluation electronics and display device, being either interchangeable for electrical supply Batteries, via a cable that can be plugged in from time to time rechargeable batteries or a permanent supply via one Power cord is provided.
Keine der bekannten Einrichtungen kann voll befrie digen. Mitbewegte Kabel bilden eine ständige Störungsquelle und beeinträchtigen die Zugänglichkeit zu dem Gerät, in das die Meßeinrichtung eigebaut ist. Bei Batterien oder wieder aufladbaren Akkumulatoren ist eine dauernde Reservehaltung und Wartung notwendig, wobei überdies die elektronischen Einrichtungen auf Spannungsabfall empfindlich sind, so daß trotz aufwendiger Stabilisierungsschaltungen eine latente Fehlerquelle gegeben ist.None of the known facilities can be fully exempt dig. Moving cables form a constant source of interference and affect the accessibility to the device in which the measuring device is installed. On batteries or again rechargeable batteries is a permanent reserve and maintenance necessary, with the addition of electronic Devices are sensitive to voltage drop, so that a latent despite complex stabilization circuits There is a source of error.
Sinngemäß gleiche Probleme ergeben sich bei anderen Meßgeräten, bei denen durch Verstellung einer Abtasteinheit gegenüber einem Maßstab fortlaufend Signale auf magnetischem, induktiven oder kapazitivem Wege für die Längen- und Winkel messung erzeugt werden. Es ist zwar aus der DE-OS 26 17 401 bekannt, bei einem sich gattungsmäßig von den gegenständ lichen Meßgeräten unterscheidenden Fahrradtachometer, bei dem ein an dem einen Rad befestigter Dauermagnet beim Durchgang durch den Empfindlichkeitsbereich einer am Fahr radrahmen befestigten Induktionsspule pro Umdrehung je ein Signal erzeugt, für die Versorgung einer digitalen Auswer teeinheit und einer Anzeigeeinrichtung für die Geschwindig keit eine Batterie und einen Miniaturakkumulator (letzteren für die Anzeigeeinheit) vorzusehen und gegebenenfalls für die Stromversorgung der Anzeigeeinheit auch den vorhandenen Fahrraddynamo zu verwenden, doch wird im letzteren Fall nur eine auf Fahrrädern zwingend vorgeschriebene Einrichtung, nämlich das Dynamo, zusätzlich ausgenutzt.The same problems arise with others Measuring devices in which by adjusting a scanning unit against a scale continuously signals on magnetic, inductive or capacitive path for the length and angle measurement can be generated. It is from DE-OS 26 17 401 known, in a genre of the subject Lichen measuring devices distinguishing bicycle tachometer, at which has a permanent magnet attached to one wheel Passage through the sensitivity range of one on the drive wheel frame attached induction coil per revolution Signal generated for the supply of a digital evaluator teeinheit and a display device for the speed a battery and a miniature accumulator (the latter for the display unit) and if necessary for the power supply of the display unit also the existing one To use bicycle dynamo, but in the latter case only a mandatory facility on bicycles, namely the dynamo, also used.
Bei der Weiterleitung der Meßsignale zu zentralen bzw. ortsfesten Anzeige- oder Steuereinrichtungen über Ka bel ergibt sich ebenfalls das Problem der richtigen Kabel führung und die durch jedes Schleppkabel bedingte Störan fälligkeit.When forwarding the measurement signals to central or fixed display or control devices via Ka The problem with the right cables also arises guidance and the interference caused by each trailing cable Due date.
Ausgehend von dem vorgegebenen Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein Meßgerät, insbesondere ein Längen- oder Winkelmeßgerät mit einer netz- und batterieunabhängigen Stromversorgung zu schaffen. Based on the given state of the art, it is Object of the invention, a measuring device, in particular a length or angle measuring device with a mains and battery independent power supply create.
Bei einem Meßgerät der genannten Art besteht die Lösung dieser Aufgabe im wesentlichen darin, daß für die elektrische Versorgung wenigstens der Abtasteinheit ein mittels des ver stellbaren Teiles des Meßgerätes bei der Verstellung an treibbarer Kleingenerator vorgesehen ist.In a measuring device of the type mentioned there is Solving this task essentially in that for the electrical Supply at least the scanning unit by means of the ver adjustable part of the measuring device during the adjustment drivable small generator is provided.
Grundüberlegung der Erfindung war es, daß bei Meß einrichtungen der gegenständlichen Art immer eine Rela tivverstellung zwischen Abtasteinheit und Maßstab vor kommt, also eine für den Antrieb eines Kleingenerators ausnützbare Bewegung vorhanden ist. Der vorgesehene Klein generator wird vorzugsweise über eine Pufferbatterie in den Versorgungsstromkreis aufgenommen. Man kann entweder eine vollständige Versorgung der elektrischen Teile des Meßgerätes vom Kleingenerator oder auch nur eine Notver sorgung der Abtasteinheit selbst oder eines mit ihr ver bundenen Speichers, z. B. eines Nullpunktspeichers, vorsehen. In den meisten Fällen wird man auch Sparschaltungen ver wenden, bei einem Handmeßgerät mit Zähl- und Anzeigeein richtung beispielsweise die Anzeige über einige Schalter aus- und einschaltbar ausbilden, so daß das Meßergebnis zwar im Zähler vorhanden ist, aber nur im Bedarfsfall auf die Anzeige abgerufen wird. Der vorgesehene Ein-Ausschalter für die Anzeige kann als Berührungsschalter ausgebildet sein. Auch beim ortsfesten Einbau der Meßeinrichtung in eine Maschine kann man mit einfachen Mitteln eine aus reichende Versorgung durch den Kleingenerator dadurch er zielen, daß beispielsweise während des gesamten Maschinen betriebes bei mitlaufender Meßeinrichtung der Generator im Betrieb bleibt, die Meßeinrichtung aber nur für die tatsächlich notwendigen Meßvorgänge eingeschaltet wird. Durch das dauernde Nachladen einer vorgesehenen Puffer batterie wird eine konstante Versorgungsspannung erhalten.The basic idea of the invention was that with measuring Furnishings of the kind in question always a rela active adjustment between scanning unit and scale comes, so one for the drive of a small generator exploitable movement is present. The intended small generator is preferably in via a backup battery added the supply circuit. You can either a full supply of the electrical parts of the Measuring device from the small generator or just an emergency ver supply of the scanning unit itself or one with it tied memory, e.g. B. a zero point memory, provide. In most cases you will also save with a hand-held measuring device with counter and display direction, for example, the display via some switches train off and on so that the measurement result is present in the meter, but only when necessary the ad is retrieved. The intended on-off switch for display can be designed as a touch switch be. Even when the measuring device is installed in a fixed position in a machine can be turned off with simple means sufficient supply through the small generator aim that, for example, throughout the machine operating with the measuring device running along with the generator remains in operation, but the measuring device only for actually necessary measuring processes is switched on. By constantly reloading a designated buffer battery will get a constant supply voltage.
Nach einer möglichen Ausbildung ist bei einem Längen meßgerät ein durch Drehung antreibbarer Kleingenerator in einem die Abtasteinheit enthaltenden Schlitten od. dgl. ange ordnet und über ein Antriebsrad antreibbar, das in abwälzendem Eingriff mit einer parallel zum Maßstab an diesem angebrachten Führungsbahn steht.After a possible training is at length a small generator driven by rotation in one the carriage or the like containing the scanning unit arranges and can be driven via a drive wheel, which in rolling engagement with a parallel to the scale on this attached track.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Klein generator als Linearmaschine auszubilden, deren Linear teil parallel zum Maßstab an diesem und dessen anderer Teil in einem mit der Abtasteinheit verstellbaren Schlit ten od. dgl. angeordnet ist. Der Linearteil kann aus einem nebeneinander eine Vielzahl von Dauermagneten tragenden Band bestehen.Another option is the little one Train generator as a linear machine, its linear partly parallel to the scale of this and its others Part in a slide adjustable with the scanning unit ten or the like. is arranged. The linear part can consist of one next to each other a variety of permanent magnets Band exist.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Anzeige- bzw. Auswerteeinheit ortsfest angeordnet und zwischen Abtasteinheit und Anzeige- bzw. Auswerteeinheit ist eine drahtlose Übertragungsstrecke mit Sender und Empfänger, insbesondere eine IR (Infrarot)- oder US (Ultra schall)-Übertragungsstrecke vorgesehen, deren mit der Ab tasteinheit verbundener Sender im Versorgungskreis des Kleingenerators liegt. Hier kann auch am Schlitten eine Anzeigeeinheit vorhanden sein. Die Übertragungsstrecke dient dann zur Steuerung einer Zentralanzeige bzw. Zentralsteuer einrichtung. Es ist kein Verbindungskabel zum Schlitten mehr notwendig. Vorzugsweise werden nur die für die Er fassung der Meßsignale unbedingt benötigten Einrichtungen am Schlitten und alle anderen Einrichtungen im ortsfesten Bereich des Meßgerätes angeordnet. Eine IR-Übertragungs strecke kann über Reflektoren mehrfach umgelenkt werden. Im einfachsten Fall wird aber der Empfänger der Übertragungs strecke im einen Maßstabendbereich orstfest angeordnet.According to a further embodiment of the invention the display or evaluation unit is arranged in a fixed position and between the scanning unit and the display or evaluation unit is a wireless transmission link with transmitter and Receiver, especially an IR (infrared) or US (Ultra sound) transmission path provided, with the Ab probe connected transmitter in the supply circuit of the Small generator is located. There can also be a sled here Display unit be available. The transmission link serves then to control a central display or central tax Facility. It is not a connecting cable to the sled more necessary. Preferably only those for Er Acquisition of the measuring signals absolutely necessary facilities on the sledge and all other fixed facilities Area of the measuring device arranged. An IR transmission route can be redirected several times via reflectors. In the simplest case, however, the recipient of the transmission track arranged fixed in a scale end area.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand an Hand von Längenmeßgeräten beispielsweise veranschaulicht. Es zeigtIn the drawing, the subject of the invention is on hand of length measuring devices, for example. It shows
Fig. 1 ein ähnlich einer Schiebelehre ausgebildetes Meßgerät in Ansicht, Fig. 1 a similarly formed a caliper gauge in view,
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Schiebelehre nach Fig. 1 und ein Blockschema der Abtast- und Anzeige einheit, Fig. 2 unit a cross section through the caliper of FIG. 1 and a block diagram of the scanning and display,
Fig. 3 in einer der Fig. 2 entsprechenden Darstellungsweise eine Ausführungsvariante und Fig. 3 in a representation corresponding to FIG. 2 shows an embodiment variant and
Fig. 3 eine Maschine mit einem aufgebauten Längenmeßgerät, schematisiert in Ansicht. Fig. 3 shows a machine with a built length measuring device, schematized in view.
Bei der Schiebelehre nach den Fig. 1 und 2 ist in an sich bekannter Weise eine mit der einen Meßbacke 1 ver bundene Maßstabschiene 2 vorhanden, wobei angenommen wird, daß auf der Maßstabschiene 2 ein eingesetzter Maßstab 3, beispielsweise mit Inkrementalteilung, angebracht ist. Es ist in an und für sich üblicher Weise ein mit dem zweiten Meßschenkel 4 verbundener Gleiter 5 vorhanden, der auf der Schiene 2 in Längsrichtung verstellbar ge führt ist und eine Abtasteinheit zur Abtastung des Maß stabes 3 sowie eine Anzeigeeinheit 6 enthält. Bei Ver wendung einer Inkrementalteilung am Maßstab 3 mit gleichgroßen Strichen und Lücken kann man die Rückseite des Maßstabes 3 verspiegeln und eine opto-elektronische Abtasteinheit mit Leuchtdioden, Ablesegittern und Foto transistoren vorsehen, die bei der Abtastung des Maß stabes etwa sinusförmige Signale, deren Länge der Maß stabteilung entspricht und die gegeneinander phasen verschoben sind, erzeugen. Die Abtasteinheit und eine nachgeordnete Auswerteeinheit wurden im Blockschema nach Fig. 2 mit 7 bezeichnet. Diese Auswerteeinheit kann Verstärker, Einrichtungen zur weiteren elektronischen Unterteilung des Maßstabes und einen Vor-Rückwärtszähler enthalten, der die digitale Anzeigeeinheit 6 steuert.In the caliper gauge according to FIGS. 1 and 2 in a known manner a ver with a measuring jaw 1 Thematic scale rail 2 is present, it being assumed that is mounted on the standard rail 2 an inserted scale 3, for example with incremental graduation. There is in a conventional manner a connected to the second measuring leg 4 slider 5 , which is adjustable on the rail 2 in the longitudinal direction and leads a scanning unit for scanning the measuring rod 3 and a display unit 6 . When using an incremental graduation on scale 3 with lines and gaps of the same size, you can mirror the back of scale 3 and provide an opto-electronic scanning unit with light-emitting diodes, reading grids and photo transistors which, when scanning the scale, have approximately sinusoidal signals, the length of which Scale division corresponds and the phases are shifted against each other, generate. The scanning unit and a subordinate evaluation unit were designated 7 in the block diagram according to FIG. 2. This evaluation unit can contain amplifiers, devices for further electronic subdivision of the scale and an up / down counter which controls the digital display unit 6 .
Zur Stromversorgung dient ein drehend antreibbarer, im Gleiter 5 untergebrachter Kleingenerator 8, der über ein Ritzel 9 antreibbar ist, das mit der als Zahnstange 10 ausgebildeten Unterseite der Schiene 2 kämmt. Der Generator 8 speist eine Pufferbatterie 11, von der die Versorgungsleitung für die Abtast-, die Auswerte- und die Anzeigeeinheit 6, 7 ausgeht. A rotatably drivable small generator 8 , which is accommodated in the slider 5 , is used for the power supply and can be driven via a pinion 9 , which meshes with the underside of the rail 2 designed as a toothed rack 10 . The generator 8 feeds a buffer battery 11 , from which the supply line for the scanning, evaluation and display unit 6, 7 originates.
Bei der Ausführung nach Fig. 3 ist im unteren Rand bereich der Schiene 2 der Linearteile 12 einer den Kleingenerator bildenden Linearmaschine parallel zum Maßstab 3 angeordnet. Der andere Teil 13 der Linear maschine ist mit dem Gleiter verbunden und speist wieder die Batterie 11.In the embodiment of Fig. 3 of the rail 2 is arranged range of the linear portions 12 of the small generator forming linear machine parallel to the scale 3 in the lower edge. The other part 13 of the linear machine is connected to the slider and feeds the battery 11 again .
Bei der Maschine nach Fig. 4, die eine Werkzeugmaschine sein kann, ist am Maschinenbett 14 ein Inkrementalmaßstab 15 angeordnet. Die Abtasteinheit für diesen Maßstab ist in einem Schlitten 16 untergebracht, der wieder ein Ritzel 17 zum Antrieb eines Kleingenerators aufweist und auch die Batterie 11 enthält. Die Meßsignale werden einem ebenfalls vom Kleingenerator versorgten Sender 18, bei spielsweise einem IR-Sender zugeführt und werden drahtlos über eine Übertragungsstrecke 19 zu einem Empfänger 20 übertragen. Selbstverständlich können auch mehrere Sender und Empfänger parallel angeordnet sein, die bei spielsweise bei versetzten Fotodioden mit je einer Foto diode verbunden sind. Die vom Sender 20 empfangenen Signale werden in einem ortsfesten Teil 21 des Meßgerätes weiterverarbeitet und umgeformt und steuern in weiterer Folge eine Anzeigeeinrichtung 22.In the machine according to FIG. 4, which can be a machine tool, an incremental scale 15 is arranged on the machine bed 14 . The scanning unit for this scale is accommodated in a carriage 16 which again has a pinion 17 for driving a small generator and also contains the battery 11 . The measurement signals are also supplied by the small generator transmitter 18 , for example an IR transmitter, and are transmitted wirelessly via a transmission path 19 to a receiver 20 . Of course, several transmitters and receivers can also be arranged in parallel, which are connected to a photo diode in the case of offset photodiodes, for example. The signals received by the transmitter 20 are further processed and reshaped in a fixed part 21 of the measuring device and subsequently control a display device 22 .
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |