DE4132942C2 - Measuring device for two measuring directions - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung für zwei Meßrichtungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a measuring device for two Measuring directions according to the preamble of the claim 1.
Eine derartige Meßeinrichtung wird insbesondere bei einer Bearbeitungsmaschine oder Meßmaschine zur Messung der Relativlage von Objekten eingesetzt.Such a measuring device is used in particular a processing machine or measuring machine for Measurement of the relative position of objects used.
Die DE-OS 15 88 018 und GB-PS 1 031 975 zeigen Meßeinrichtungen für zwei Koordinaten, die jeweils zwei Linearteilungen mit zueinander senkrechten Teilungsstrichen aufweisen. Die Teilung wird dabei von einer Abtastbaueinheit abgetastet, an der ein die Meßwerte bestimmender Zähler angeschlossen ist. Referenzmarken, wie bei inkrementaler Meßeinrichtungen zur Festlegung von reproduzierbaren Bezugspositionen üblich, sind hierbei nicht vorgesehen, was für bestimmte Meßaufgaben von Nachteil ist.DE-OS 15 88 018 and GB-PS 1 031 975 show measuring devices for two coordinates, each two linear divisions with mutually perpendicular Have division marks. The division will be scanned by a scanning assembly on the one the meter determining the measured values is connected. Reference marks, as with incremental measuring devices to determine reproducible reference positions usual, are not provided here which is disadvantageous for certain measuring tasks.
Eine Meßeinrichtung, bei der einer Meßteilung eine Referenzmarke zugeordnet ist, ist beispielsweise aus der DE-PS 32 45 914 bekannt.A measuring device in which a measuring graduation Reference mark is assigned, for example known from DE-PS 32 45 914.
Bei einer solchen Meßeinrichtung können die an der wenigstens einen Referenzmarke erzeugten Referenzsignale auf verschiedene Weise verwertet werden, z. B. zum Reproduzieren der Nullposition im Zähler, zum Anfahren einer bestimmten Position zu Beginn einer Messung oder zur Kontrolle von Störimpulsen sowie zur Beaufschlagung einer nachgeschalteten Steuereinrichtung.In such a measuring device, the generated at least one reference mark reference signals can be used in various ways, e.g. B. to reproduce the zero position in the counter, to move to a certain position at the beginning a measurement or to control interference pulses as well as to apply a downstream Control device.
Würde man bei einer Meßeinrichtung für zwei Meß richtungen X, Y den beiden Meßteilungen jeweils eine derartige bekannte Referenzmarke zuordnen, so befindet sich die der Meßteilung X zugehörige Re ferenzmarke an einer bestimmten Position der Meß richtung Y und die der Meßrichtung Y zugehörige Referenzmarke in einer bestimmten Position der Meß richtung X. Zum Abtasten der der Meßrichtung X zu gehörigen Referenzmarke aus einer beliebigen Meß position heraus muß die Abtasteinrichtung zunächst in Meßrichtung Y bis zu dieser besagten Position und sodann in Meßrichtung X bis zum Erreichen die ser Referenzmarke verfahren werden; ein analoger Vorgang ist zum Abtasten der der Meßrichtung Y zu gehörigen Referenzmarke erforderlich. Das Auffinden dieser Positionen ist aber umständlich und daher zeitaufwendig.Would one with two measuring devices directions X, Y the two measuring divisions each assign such a known reference mark, so is the Re belonging to the measuring division X. reference mark at a certain position of the measurement direction Y and the direction of measurement Y associated Reference mark in a certain position of the measuring direction X. For scanning the direction of measurement X associated reference mark from any measurement position, the scanner must first in the measuring direction Y up to this position and then in the measuring direction X until reaching the this reference mark are traversed; an analog one The process is to scan the direction of measurement Y too associated reference mark required. Finding these positions are cumbersome and therefore time consuming.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Meßeinrichtung für zwei Meßrichtungen das Abtasten von Referenzmarken wesentlich zu vereinfachen.The invention has for its object in a Measuring device for two measuring directions scanning of reference marks to simplify considerably.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn zeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the kenn Drawing features of claim 1 solved.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die längserstreckte Ausbildung wenigstens einer Referenzmarke in der zu ihrer zugehörigen Meßrichtung senkrechten Meßrich tung diese Referenzmarke bei einer Unterbrechung des Meßvorganges - beispielsweise durch einen Stromausfall, bei dem der momentane Positionsmeßwert verlorengeht - aus jeder beliebi gen momentanen Meßposition heraus durch Verfahren der Abtasteinrichtung lediglich in der zugehörigen Meßrichtung zur Wiedergewinnung der Bezugsposition auf kürzestem Weg und in kürzester Zeit abgetastet werden kann.The advantages achieved with the invention exist especially in that by the elongated Training at least one reference mark in the to their associated measuring direction vertical measuring direction this reference mark in the event of an interruption the measuring process - for example by a Power failure at which the current Position measurement value is lost - from any out current measurement position by method the scanner only in the associated Direction of measurement to recover the reference position scanned in the shortest way and in the shortest possible time can be.
Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung entnimmt man den Unteransprüchen.Advances advantageous embodiments of the invention one the subclaims.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert.Embodiments of the invention are based on the drawing explained in more detail.
Es zeigtIt shows
Fig. 1 einen Ausschnitt einer Bear beitungsmaschine, FIG. 1 beitungsmaschine a section of a Bear,
Fig. 2 einen ersten Teilungsträger mit einer ersten Abtastplatte und Fig. 2 shows a first graduation carrier with a first scanning plate and
Fig. 3 einen zweiten Teilungsträger mit einer zweiten Abtastplatte. Fig. 3 shows a second graduation carrier with a second scanning plate.
In Fig. 1 ist in einem Ausschnitt eine numerisch gesteuerte Bearbeitungsmaschine 1 gezeigt, die auf einem Bett 2 einen Kreuztisch 3 aufweist, dessen Verschiebungen in Meßrichtung X und in Meßrichtung Y bezüglich des Betts 2 gemessen werden sollen. Ein am Bett 2 angeordneter Ständer 4 trägt eine Abtast einrichtung A, der ein auf dem Kreuztisch 3 ange ordneter Teilungsträger TT zugeordnet ist.In Fig. 1 in a cut-a numerically controlled machine tool 1 is shown having a bed 2 on a cross table 3 whose displacements are to be measured in the measurement direction with respect to X and Y in the measuring direction of the bed 2. A arranged on the bed 2 stand 4 carries a scanning device A, which is assigned to a cross table 3 arranged graduation carrier TT.
In Fig. 2 ist ein erster Teilungsträger TT1 mit einer ersten Meßteilung TX1 für die Meßrichtung X und mit einer ersten Meßteilung TY1 für die Meß richtung Y dargestellt. Die beiden ersten Meßtei lungen TX1, TY1 bestehen jeweils aus Linearteilun gen mit senkrecht zueinander verlaufenden Teilungs strichen und sind auf dem ersten Teilungsträger TT1 in Meßrichtung X nebeneinander angeordnet. Die Tei lungsstriche der ersten Meßteilung TX1 erstrecken sich senkrecht zu ihrer zugehörigen Meßrichtung X über die gesamte Meßlänge LY der Meßrichtung Y; desgleichen erstrecken sich die Teilungsstriche der ersten Meßteilung TY1 senkrecht zu ihrer zugehöri gen Meßrichtung Y über die gesamte Meßlänge LX der Meßrichtung X.In FIG. 2, a first graduation carrier is TT1 having a first measurement scale TX1 direction for the direction of measurement X and having a first measurement scale TY1 for measuring Y shown. The two first Meßtei lines TX1, TY1 each consist of Linearteilun conditions with mutually perpendicular graduation lines and are arranged on the first graduation carrier TT1 in the measuring direction X side by side. The division lines of the first measuring graduation TX1 extend perpendicular to their associated measuring direction X over the entire measuring length LY of the measuring direction Y; Likewise, the graduation marks of the first measuring graduation TY1 extend perpendicular to their associated measuring direction Y over the entire measuring length LX of the measuring direction X.
Der ersten Meßteilung TX1 für die Meßrichtung X ist eine erste Referenzmarke RX1 zugeordnet, die neben der ersten Meßteilung TX1 auf dem ersten Teilungs träger TT1 angeordnet und über die gesamte Meßlänge LY der zu ihrer zugehörigen Meßrichtung X senkrech ten Meßrichtung Y längserstreckt ist. Desgleichen ist der ersten Meßteilung TY1 für die Meßrichtung Y eine erste Referenzmarke RY1 zugeordnet, die neben der ersten Meßteilung TY1 auf dem ersten Teilungs träger TT1 angeordnet und nur über einen kleinen Teil der gesamten Meßlänge LX der zu ihrer zuge hörigen Meßrichtung Y senkrechten Meßrichtung X erstreckt ist.The first measuring division is TX1 for the measuring direction X. assigned a first reference mark RX1, which next to the first measuring division TX1 on the first division carrier TT1 arranged and over the entire measuring length LY perpendicular to their associated measuring direction X th measuring direction Y is elongated. The same is the first measuring division TY1 for the measuring direction Y assigned a first reference mark RY1, which next to the first measuring division TY1 on the first division carrier TT1 arranged and only over a small Part of the total measuring length LX to your appropriate measuring direction Y vertical measuring direction X is extended.
Die Abtasteinrichtung A weist eine nicht gezeigte Beleuchtungseinheit, eine erste Abtastplatte AP1 sowie vier nicht dargestellte Detektoren auf. Die erste Abtastplatte AP1 enthält eine erste Abtast teilung ATX1 zum Abtasten der ersten Meßteilung TX1 für die Meßrichtung X und eine erste Abtastteilung ATY1 zum Abtasten der ersten Meßteilung TY1 für die Meßrichtung Y; des weiteren weist die erste Abtast platte AP1 eine erste Referenzabtastteilung ARX1 zum Abtasten der ersten Referenzmarke RX1 für die Meßrichtung X und eine erste Referenzabtastteilung ARY1 zum Abtasten der ersten Referenzmarke RY1 für die Meßrichtung Y auf. Den beiden ersten Abtasttei lungen ATX1, ATY1 sowie den beiden ersten Referenz abtastteilungen ARX1, ARY1 sind jeweils einer der vier vorgenannten Detektoren zugeordnet.The scanning device A has one not shown Illumination unit, a first scanning plate AP1 and four detectors, not shown. The first scan plate AP1 contains a first scan division ATX1 for scanning the first measuring division TX1 for the measuring direction X and a first scanning division ATY1 for scanning the first measuring division TY1 for the Measuring direction Y; furthermore the first sample points plate AP1 a first reference scanning division ARX1 for scanning the first reference mark RX1 for the Measuring direction X and a first reference scanning division ARY1 for scanning the first reference mark RY1 for the measuring direction Y on. The first two samples lungs ATX1, ATY1 and the first two references scanning divisions ARX1, ARY1 are each one of the assigned four aforementioned detectors.
Der der ersten Abtastteilung ATX1 zugeordnete De tektor erzeugt bei der Abtastung der ersten Meßtei lung TX1 Positionsmeßwerte für die Meßrichtung X und der der ersten Abtastteilung ATY1 zugeordnete Detektor bei der Abtastung der ersten Meßteilung TY1 Positionsmeßwerte für die Meßrichtung Y. Des gleichen erzeugen der der ersten Referenzabtast teilung ARX1 zugeordnete Detektor bei der Abtastung der ersten Referenzmarke RX1 ein erstes Referenz signal für die Meßrichtung X und der der ersten Referenzabtastteilung ARY1 zugeordnete Detektor bei der Abtastung der ersten Referenzmarke RY1 ein er stes Referenzsignal für die Meßrichtung Y.The De. Assigned to the first scanning division ATX1 tector generated when scanning the first Meßtei TX1 position measurement values for the measuring direction X and that assigned to the first scanning division ATY1 Detector when scanning the first measurement graduation TY1 position measurement values for the measuring direction Y. Des generate the same of the first reference sample ARX1 assigned detector during scanning the first reference mark RX1 a first reference signal for the measuring direction X and that of the first Reference scanning division ARY1 associated detector at the scanning of the first reference mark RY1 stes reference signal for the measuring direction Y.
In Fig. 3 ist in einer bevorzugten Ausführungsform ein zweiter Teilungsträger TT2 mit einer zweiten Meßteilung TX2 für die Meßrichtung X und mit einer zweiten Meßteilung TY2 für die Meßrichtung Y ge zeigt. Die beiden zweiten Meßteilungen TX2, TY2 bilden gemeinsam eine Kreuzteilung KT, deren ge kreuzten Teilungsstriche sich jeweils senkrecht zu ihrer zugehörigen Meßrichtung X, Y über die gesamte Meßlänge LY, LX der Meßrichtung Y, X erstrecken. In Fig. 3, a second graduation carrier TT2 with a second measuring graduation TX2 for the measuring direction X and with a second measuring graduation TY2 for the measuring direction Y is shown in a preferred embodiment. The two second measuring divisions TX2, TY2 together form a cross division KT, the ge crossed division lines each extend perpendicular to their associated measuring direction X, Y over the entire measuring length LY, LX of the measuring direction Y, X.
Bei der Kreuzteilung KT ist der zweiten Meßteilung TX2 für die Meßrichtung X eine zweite Referenzmarke RX2 zugeordnet, die neben der zweiten Meßteilung TX2 auf dem zweiten Teilungsträger TT2 angeordnet und über die gesamte Meßlänge LY der zu ihrer zugehö rigen Meßrichtung X senkrechten Meßrichtung Y längserstreckt ist. Desgleichen ist der zweiten Meßteilung TY2 für die Meßrichtung Y eine zweite Referenzmarke RY2 zugeordnet, die neben der zweiten Meßteilung TY2 auf dem zweiten Teilungsträger TT2 angeordnet und ebenfalls über die gesamte Meßlänge LX der zu ihrer zugehörigen Meßrichtung Y senkrech ten Meßrichtung X längserstreckt ist.At the cross division KT is the second measurement division TX2 a second reference mark for the measuring direction X. RX2 assigned, in addition to the second measuring division TX2 arranged on the second graduation carrier TT2 and over the entire measuring length LY belonging to it measuring direction X vertical measuring direction Y is elongated. The same is the second Measuring division TY2 for the measuring direction Y a second Assigned reference mark RY2 next to the second Graduation TY2 on the second graduation carrier TT2 arranged and also over the entire measuring length LX perpendicular to their associated measuring direction Y th measuring direction X is elongated.
Die Abtasteinrichtung A weist eine nicht gezeigte Beleuchtungseinheit, eine zweite Abtastplatte AP2 sowie vier nicht dargestellte Detektoren auf. Die zweite Abtastplatte AP2 enthält eine zweite Abtast teilung ATX2 zum Abtasten der zweiten Meßteilung TX2 für die Meßrichtung X und eine zweite Abtast teilung ATY2 zum Abtasten der zweiten Meßteilung TY2 für die Meßrichtung Y; des weiteren weist die zweite Abtastplatte AP2 eine zweite Referenzabtast teilung ARX2 zum Abtasten der zweiten Referenzmarke RX2 für die Meßrichtung X und eine zweite Referenz abtastteilung ARY2 zum Abtasten der zweiten Refe renzmarke RY2 für die Meßrichtung Y auf. Den beiden Abtastteilungen ATX2, ATY2 sowie den beiden Refe renzabtastteilungen ARX2, ARY2 sind jeweils einer der vier vorgenannten Detektoren zugeordnet.The scanning device A has one not shown Illumination unit, a second scanning plate AP2 and four detectors, not shown. The second scan plate AP2 contains a second scan ATX2 graduation for scanning the second measuring graduation TX2 for the measuring direction X and a second scan graduation ATY2 for scanning the second measuring graduation TY2 for the measuring direction Y; furthermore the second scanning plate AP2 a second reference scan ARX2 division for scanning the second reference mark RX2 for the measuring direction X and a second reference Scanning division ARY2 for scanning the second ref limit mark RY2 for the measuring direction Y on. The two Scanning divisions ATX2, ATY2 and the two Refe Reference scanning divisions ARX2, ARY2 are each one assigned to the four aforementioned detectors.
Der der zweiten Abtastteilung ATX2 zugeordnete De tektor erzeugt bei der Abtastung der zweiten Meß teilung TX2 Abtastsignale zur Gewinnung von Posi tionsmeßwerten für die Meßrichtung X und der der zweiten Abtastteilung ATY2 zugeordnete Detektor bei der Abtastung der zweiten Meßteilung TY2 Abtastsi gnale zur Gewinnung von Positionsmeßwerten für die Meßrichtung Y. Desgleichen erzeugen der der zweiten Referenzabtastteilung ARX2 zugeordnete Detektor bei der Abtastung der zweiten Referenzmarke RX2 ein zweites Referenzsignal für die Meßrichtung X und der der zweiten Referenzabtastteilung ARY2 zugeord nete Detektor bei der Abtastung der zweiten Refe renzmarke RY2 ein zweites Referenzsignal für die Meßrichtung Y.The De. Assigned to the second scanning division ATX2 tector generated when scanning the second measurement division TX2 scanning signals to obtain Posi tion measurement values for the measuring direction X and the detector assigned to the second scanning division ATY2 the scanning of the second measuring graduation TY2 scanning si signals for the acquisition of position measurements for the Measuring direction Y. Likewise generate that of the second Reference scanning division ARX2 assigned detector at the scanning of the second reference mark RX2 second reference signal for the measuring direction X and assigned to the second reference scanning division ARY2 nete detector when scanning the second ref limit mark RY2 a second reference signal for the Measuring direction Y.
Bei einer Unterbrechung des Meßvorganges - bei spielsweise durch Stromausfall - befindet sich die Abtasteinrichtung A nach Fig. 2 bezüglich des er sten Teilungsträgers TT1 in einer unbekannten mo mentanen Position mit verlorengegangenen Positions werten x, y. Zur Wiedergewinnung dieser Position werden die beiden Zähler für die beiden Meßrichtun gen X, Y der Meßeinrichtung auf den Wert Null ge setzt. Zunächst wird die Abtasteinrichtung A in negativer Meßrichtung X bis zur Abtastung der längserstreckten ersten Referenzmarke RX1 verfah ren, so daß der verlorengegangene Positionswert x im Zähler für die Meßrichtung X ansteht. Anschlie ßend wird die Abtasteinrichtung A wieder in posi tiver Meßrichtung X um eine bestimmte Strecke xo (die Strecke xo ist als die Streckendifferenz zwi schen der längserstreckten ersten Referenzmarke RX1 und der kurzen ersten Referenzmarke RY1 in der Meß einrichtung gespeichert) und sodann in negativer Meßrichtung Y bis zur Abtastung der kurzen ersten Referenzmarke RY1 verfahren, so daß nun der verlo rengegangene Positionswert y im Zähler für die Meß richtung Y erscheint. Mit diesen wiedergewonnenen Positionswerten x, y kann die momentane Position bei der Unterbrechung des Meßvorganges wieder ange fahren werden.In the event of an interruption in the measuring process - for example due to a power failure - the scanning device A according to FIG. 2 with respect to the first division carrier TT1 is in an unknown momentary position with lost position values x, y. To recover this position, the two counters for the two measuring directions X, Y of the measuring device are set to the value zero ge. First, the scanning device A in the negative measuring direction X until the scanning of the elongated first reference mark RX1, so that the lost position value x is present in the counter for the measuring direction X. Subsequently, the scanning device A is again stored in the positive measuring direction X by a certain distance x o (the distance x o is stored in the measuring device as the distance difference between the longitudinal first reference mark RX1 and the short first reference mark RY1) and then in the negative Move the measuring direction Y until the short first reference mark RY1 is scanned so that the lost position value y now appears in the counter for the measuring direction Y. With these recovered position values x, y, the current position can be approached again when the measuring process is interrupted.
Nach Fig. 3 wird der verlorengegangene Positions wert x wie vorstehend ermittelt. Anschließend kann sofort durch Verfahren der Abtasteinrichtung A in negativer Meßrichtung Y durch Abtasten der längser streckten zweiten Referenzmarke RY2 der verlorenge gangenen Positionswert y ermittelt werden.According to FIG. 3, the position is lost value x obtained above. Subsequently, the lost position value y can be determined immediately by moving the scanning device A in the negative measuring direction Y by scanning the elongated second reference mark RY2.
In nicht dargestellter Weise können jeder Meßtei lung beidseitig auch zwei Referenzmarken zugeordnet werden; in diesem Fall sind für jede Meßrichtung zwei Referenzabtastteilungen erforderlich. Bei ei ner Unterbrechung des Meßvorganges kann somit eine Referenzmarke in beliebiger Richtung zur Wiederge winnung der verlorengegangenen Bezugsposition an gefahren werden.In a manner not shown, each measuring part also assigned two reference marks on both sides become; in this case are for each measuring direction two reference scan divisions required. With egg ner interruption of the measurement process can thus Reference mark in any direction to be reproduced recovery of the lost reference position be driven.
Die Erfindung ist sowohl bei lichtelektrischen als auch bei magnetischen, kapazitiven oder induktiven Meßeinrichtungen mit Erfolg einsetzbar.The invention is in both photoelectric also with magnetic, capacitive or inductive Measuring devices can be used successfully.
Claims (4)
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