DE3606637A1

DE3606637A1 - Weggeber

Info

Publication number: DE3606637A1
Application number: DE19863606637
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr Ing Papiernik; Roderich Dipl Ing Baisch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1986-02-28
Filing date: 1986-02-28
Publication date: 1987-09-03

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Weggeber mit mindestens einer ersten Spur von äquidistanten Wegmarken, wobei eine erste Auswerteschaltung mit einer vorgesehenen Auflösung jeweils den Absolutweg zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Wegmarken der ersten Spur erfaßt.

Ein derartiger Weggeber ist aus der DE-OS 32 18 101 bekannt. Dabei wird durch eine elektronische Quantisierung des Weges zwischen zwei jeweils unmittelbar aufeinanderfolgenden Wegmarken eine relativ hohe Auflösung für die Wegmessung erreicht. Der zyklisch absolut erfaßbare Weg ist jedoch auf den Abstand zwischen jeweils zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Wegmarken begrenzt, was für manche Anwendungsfälle, z. B. bei der Werkzeugmaschinen- und Robotersteuerungstechnik, sich als nachteilig erweist.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Weggeber der eingangs genannten Art in einfacher Weise eine Vergrößerung des Bereichs der Absolutwegmessung zu erreichen, ohne daß dabei eine Verringerung der Auflösung der Wegmessung erfolgt.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß wegsynchron zur ersten Spur mindestens eine weitere Spur von Wegmarken vorgesehen ist, wobei für jede weitere Spur jeweils eine weitere Auswerteschaltung vorgesehen ist, die jeweils den Absolutweg zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Wegschritten der jeweiligen weiteren Spur erfaßt, wobei die Auflösung jeder weiteren Spur jeweils dem Abstand zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Wegmarken der vorangehenden Spur entspricht.

Als weitere Spur ist dabei auch ein paralleles Spurenbündel eines Absolutweggebers anzusehen, wobei auch hierbei die Wegauflösung des Absolutweggebers jeweils dem Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Wegmarken der vorangehenden Spur entspricht.

Eine über einen sehr breiten Meßbereich hin absolute Wegmessung kann dadurch erreicht werden, daß für die Spur mit dem größten Abstand der unmittelbar aufeinanderfolgenden Wegmarken deren Lage durch einen Absolutweggeber bestimmbar ist.

Dadurch, daß mindestens zwei der Spuren jeweils auf einem Träger angeordnet sind, ergibt sich ein ausgesprochen geringer mechanischer Aufwand. Dadurch, daß mindestens zwei der Spuren auf Trägern angeordnet sind, die in ihrer Bewegung durch eine Getriebe zueinander synchronisiert sind, kann eine weitgehende Freiheit für die Ausgestaltung der einzelnen Spuren erreicht werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung der Gebersysteme und

Fig. 2 ein Blockschaltbild.

In der Darstellung gemäß Fig. 1 ist eine Spindel SP über ein Getriebe G 1 so mit einer Strichscheibe ST 1 verbunden, daß eine Umdrehung der Strichscheibe ST 1 der Spindelsteigung G der Spindel SP entspricht. Auf der Strichscheibe ST 1 ist über deren Umfang verteilt eine Spur S 1 von N 1 äquidistanter Wegmarken vorgesehen, die jeweils einen Abstand y 1 zueinander aufweisen. Für den zyklisch absoluten Meßbereich Y 1 des Spindelwegs beim Passieren eines Abstandes y 1 der Spur S 1, ergibt sich damit die folgende Beziehung:

Y 1 = G : N 1

Mit Hilfe einer der Übersichtlichkeit in der Fig. 1 nicht dargestellten Auswerteschaltung gemäß der eingangs genannten DE-OS wird beim Abtasten der Spur S 1 elekronisch jeweils der Absolutweg zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Wegmarken ermittelt, wobei entsprechend einem vorgegebenen elektronischen Vervielfachungsfaktor M 1 eine Auflösung des Abstandes y 1 in M 1 Wegschritte x 1 erfolgt. Im Ausführungsbeispiel sind vier Wegschritte x 1 innerhalb eines Abstandes y 1 zwischen den Wegmarken der Spur S 1 vorgesehen. Die Auflösung X 1 für den Spindelweg ergibt sich als:

X 1 = G : (N 1 · M 1)

Auf der Strichscheibe ST 1 ist eine zweite Spur S 2 von N 2 Wegmarken vorgesehen, die jeweils einen Abstand y 2 zueinander haben, der jeweils in N 2 Wegschritte x 2 aufgeteilt ist. Dabei ist jeder der Wegschritte x 2 mit dem Abstand y 1 der Spur S 1 synchronisiert. Der Spur S 2 ist eine Auswerteschaltung zugeordnet, die der Auswerteschaltung für die Spur S 1 entspricht. Der zyklisch abolute Meßbereich Y 2 für den Spindelweg, der unter Beibehaltung der Auflösung X 1 für den Spindelweg durch die Verwendung der Spur S 2 entsteht, ergibt sich als:

Y 2 = (G : N 1) · M 2

Damit ist der zyklisch absolute Meßbereich Y 2 des Spindelweges, der durch die Spur S 2 erreicht wird, um den Faktor M 2 gegenüber dem zyklisch absoluten Meßbereich Y 1 des Spindelweges größer, der bei alleiniger Verwendung der Spur S 1 entsteht.

Es wäre denkbar, daß außer der Spur S 2 noch eine weitere Spur auf der Strichscheibe ST 1 vorgesehen wäre, jedoch wäre es dann erforderlich, daß noch immer eine gewisse minimale Anzahl von Wegmarken über den Umfang der Strichscheibe ST 1 verteilt wäre. Wenn dies für eine weitere Spur, z. B. eine dritte Spur von Wegmarken, nicht möglich ist, kann wie im Ausführungsbeispiel eine weitere Strichscheibe ST 2 über ein weiteres Getriebe G 2 mit der Strichscheibe ST 1 verbunden sein. Im Ausführungsbeispiel weist das Getriebe G 2 ein Übersetzungsverhältnis Ü 1 = 8 auf, d. h. eine Drehzahl n 1 der Strichscheibe ST 1 ist jeweils achtmal so groß wie eine Drehzahl n 2 der Strichscheibe ST 2.

Auf der Strichscheibe ST 2 sind N 3 Wegmarken zyklisch angeordnet, die jeweils einen Abstand y 3 voneinander aufweisen, der mit Hilfe einer den obengenannten Auswerteschaltungen entsprechenden Auswerteschaltung in M 3 Wegschritte x 3 elektronisch quantisiert wird. Dabei sind die Wegschritte x 3 zu den Abständen y 2 der Spur S 2 der Striichscheibe ST 1 synchronisiert.

Dadurch ergibt sich für den zyklisch absoluten Meßbereich Y 3 des Spindelweges unter Auswertung der Spur S 3:

Y 3 = (G : N 1) · M 2 · M 3

Es zeigt sich, daß damit eine weitere Vervielfältigung dieses Meßbereiches gegenüber demjenigen, der durch die zweite Spur S 2 erreicht worden ist, um einen Faktor M 3 erreicht wird. Das Übersetzungsverhältnis ü 1 ist dabei für die Erweiterung des Meßbereiches nicht verantwortlich, sondern dient einzig und allein dazu, daß eine technisch sinnvolle Ausgestaltung der Spur S 3 ermöglicht wird.

Sofern auch noch der Absolutweg innerhalb einer Umdrehung der Strichscheibe ST 2 ermittelt werden soll, ist es erforderlich, die Lage der Strichscheibe ST 2 hinsichtlich der Lage der Wegmarken zu erfassen. Dazu kann eine Absolutscheibe A verwendet werden, die während einer Umdrehung N 3 Lagesignale abgibt. Zur Anpassung von vorhandenen Absolutscheiben kann die Absolutscheibe A über ein Getriebe G 3 mit der Strichscheibe ST 2 verbunden sein, wobei das Getriebe G 3 im Ausführungsbeispiel eine Übersetzung ü 2 = 4 aufweist, die das Verhältnis der Drehzahl n 2 zur Drehzahl n 3 der Absolutscheibe A angibt. Der Wert ü 2 entspricht dabei dem Verhältnis N 3 : N 2.

In der Darstellung gemäß Fig. 2 ist als Blockschaltbild die Zusammenschaltung der Auswerteschaltung eines Weggebers gezeigt, wie dieser mit seinen Strichscheiben ST 1 und ST 2 sowie seiner Absolutscheibe A in der Darstellung gemäß Fig. 1 erläutert worden ist.

Die Spur S 1 beeinflußt dabei Sensoren SE 1 und SE 2(wie die noch folgenden Sensoren durch offene Dreiecke dargestellt), so daß über einen Umsetzer U 1 jeweils der Absolutweg X 1 innerhalb eines zyklischen Meßbereiches Y 1 erfaßt werden kann. Die Sensoren SE 3 und SE 4 werden von der Spur S 2 beeinflußt, so daß von einem den Sensoren SE 3 und SE 4 nachgeschalteten Umsetzer U 2 der jeweilige Absolutweg X 2 innerhalb des zyklisch absoluten Meßbereichs Y 2 erfaßt wird und mit Hilfe von Sensoren SE 5 und SE 6 wird die Spur S 3 der Strichscheibe ST 2 abgefragt, wodurch von einem Umsetzer U 3 der Absolutweg X 3 zwischen den Beeinflussungen durch die Wegmarken der Spur S 3 erfaßt werden kann.

Die Lage jeweils eines zyklisch absoluten Meßbereiches der Spur S 3 und der Strichscheibe ST 2 wird, wie eingangs bereits erläutert, durch die Absolutscheibe A gegeben, deren Spuren einen Sensor SE 7 (durch ein offenes Rechteck angedeutet) beeinflussen, der durch Abfrage der im Beispiel sechs Spuren der Absolutscheibe A die jeweilige Position jedes zyklisch absoluten Meßbereichs der Spur S 3 ermittelt.

Das Ausgangssignal des Umsetzers U 4 stellt damit die größte Quantisierung des Weges dar, der additiv die Ausgangssignale der Umsetzer U 3, U 2 und U 1 in einem Umsetzer U 5 zugefügt werden, so daß aus dem resultierenden Summensignal der absolute Weg ermittelt wird. Dieser kann dann vom Umsetzer U 5 an eine Verarbeitungseinrichtung VE weitergeleitet werden.

Claims

1. Weggeber mit mindestens einer ersten Spur von äquidistanten Wegmarken, wobei eine erste Auswerteschaltung mit einer vorgegebenen Auflösung jeweils den Absolutweg zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Wegmarken der ersten Spur erfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß wegsynchron zur ersten Spur (S 1) mindestens eine weitere Spur (S 2, S 3) von Wegmarken vorgesehen ist, wobei für jede weitere Spur (S 2, S 3) jeweils eine weitere Auswerteschaltung (SE 3 bis SE 6, U 2, U 3) vorgesehen ist, die jeweils den Absolutweg zwischen zwei unmittelbar aufeinaderfolgenden Wegschritten der jeweiligen weiteren Spur (S 2, S 3) erfaßt, wobei die Auflösung (X 2, X 3) jeder weiteren Spur (S 2, S 3) jeweils dem Abstand (y 1, y 2) zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Wegmarken der vorangehenden Spur (S 1, S 2) entspricht.

2. Weggeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Spur (S 3) mit dem größten Abstand (y 3) der unmittelbar aufeinanderfolgenden Wegmarken deren Lage durch einen Absolutweggeber (A, SE 7, U 4) bestimmbar ist.

3. Weggeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei der Spuren (S 1, S 2) jeweils auf einem Träger (ST 1) angeordnet sind.

4. Weggeber nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei der Spuren (S 1 bzw. S 2 und S 3) auf Trägern (ST 1, ST 2) angeordnet sind, die in ihrer Bewegung durch ein Getriebe (G 2) zueinander synchronisiert sind.