DE9116843U1 - Measuring device for two measuring directions - Google Patents
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Description
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DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH 01. Oktober 1991DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH 01 October 1991
Meßeinrichtung für zwei MeßrichtungenMeasuring device for two measuring directions
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 claim 1.
Eine derartige Meßeinrichtung wird insbesondere bei einer Bearbeitungsmaschine oder Meßmaschine zur
Messung der Relativlage von Objekten eingesetzt.
25Such a measuring device is used in particular in a processing machine or measuring machine for measuring the relative position of objects.
25
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 reference mark is assigned to a measuring graduation is known, for example, 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 StörimpulsenIn such a measuring device, the reference signals generated at the at least one reference mark can be used in various ways, e.g. to reproduce the zero position in the counter, to move to a specific position at the start of a measurement or to control interference pulses
sowie zur Beaufschlagung einer nachgeschalteten Steuereinrichtung.as well as for actuating a downstream control device.
Würde man bei einer Meßeinrichtung für zwei Meßrichtungen X, Y den beiden Meßteilungen jeweils eine derartige bekannte Referenzmarke zuordnen, so befindet sich die der Meßteilung X zugehörige Referenzmarke an einer bestimmten Position der Meßrichtung &Ugr; und die der Meßrichtung Y zugehörige Referenzmarke in einer bestimmten Position der Meßrichtung X. Zum Abtasten der der Meßrichtung X zugehörigen Referenzmarke aus einer beliebigen Meßposition heraus muß die Abtasteinrichtung zunächst in Meßrichtung Y bis zu dieser besagten Position und sodann in Meßrichtung X bis zum Erreichen dieser Referenzmarke verfahren werden; ein analoger Vorgang ist zum Abtasten der der Meßrichtung Y zugehörigen Referenzmarke erforderlich. Das Auffinden dieser Positionen ist aber umständlich und daher zeitaufwendig.If one were to assign such a known reference mark to each of the two measuring divisions in a measuring device for two measuring directions X, Y, the reference mark associated with the measuring division X would be located at a specific position in the measuring direction U and the reference mark associated with the measuring direction Y would be located at a specific position in the measuring direction X. To scan the reference mark associated with the measuring direction X from any measuring position, the scanning device must first be moved in the measuring direction Y to this position and then in the measuring direction X until this reference mark is reached; an analogous process is required to scan the reference mark associated with the measuring direction Y. However, finding these positions is complicated and therefore time-consuming.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Meßeinrichtung für zwei Meßrichtungen das Abtasten
von Referenzmarken wesentlich zu vereinfachen.
25The invention is based on the object of significantly simplifying the scanning of reference marks in a measuring device for two measuring directions.
25
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved according to the invention by the characterizing features of claim 1.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die längserstreckte Ausbildung wenigstens einer Referenzmarke in der zu ihrer zugehörigen Meßrichtung senkrechten Meßrichtung diese Referenzmarke bei einer Unterbrechung des Meßvorganges - beispielsweise durch einen Stromausfall, bei dem der momentaneThe advantages achieved with the invention are in particular that due to the longitudinally extended formation of at least one reference mark in the measuring direction perpendicular to its associated measuring direction this reference mark can be used in the event of an interruption of the measuring process - for example due to a power failure in which the current
Positionsmeßwert verlorengeht - aus jeder beliebigen 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.Position measurement value is lost - can be scanned from any current measuring position by moving the scanning device only in the corresponding measuring direction to recover the reference position in the shortest possible way and in the shortest possible time.
Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung entnimmt man den Unteransprüchen.
10Advantageous embodiments of the invention can be found in the subclaims.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawing.
Es zeigen
15Show it
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Figur 1 einen Ausschnitt einer Bearbeitungsmaschine ,Figure 1 shows a section of a processing machine,
Figur 2 einen ersten Teilungsträger mit einer ersten Abtastplatte undFigure 2 shows a first graduation carrier with a first scanning plate and
Figur 3 einen zweiten Teilungsträger mit einer zweiten Abtastplatte.Figure 3 shows a second graduation carrier with a second scanning plate.
In Figur 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 Abtasteinrichtung A, der ein auf dem Kreuztisch 3 angeordneter Teilungsträger TT zugeordnet ist.Figure 1 shows a section of a numerically controlled processing machine 1, which has a cross table 3 on a bed 2, the displacements of which in the measuring direction X and in the measuring direction Y with respect to the bed 2 are to be measured. A stand 4 arranged on the bed 2 carries a scanning device A, to which a graduation carrier TT arranged on the cross table 3 is assigned.
In Figur 2 ist ein erster Teilungsträger TTl mit einer ersten Meßteilung TXl für die Meßrichtung XIn Figure 2, a first graduation carrier TTl with a first measuring graduation TXl for the measuring direction X
•&Kgr;...•&Kgr;...
und mit einer ersten Meßteilung TYl für die Meßrichtung Y dargestellt. Die beiden ersten Meßteilungen TXl, TYl bestehen jeweils aus Linearteilungen mit senkrecht zueinander verlaufenden Teilungsstrichen und sind auf dem ersten Teilungsträger TTl in Meßrichtung X nebeneinander angeordnet. Die Teilungsstriche der ersten Meßteilung TXl erstrecken sich senkrecht zu ihrer zugehörigen Meßrichtung X über die gesamte Meßlänge LY der Meßrichtung Y; desgleichen erstrecken sich die Teilungsstriche der ersten Meßteilung TYl senkrecht zu ihrer zugehörigen Meßrichtung Y über die gesamte Meßlänge LX der Meßrichtung X.and with a first measuring graduation TYl for the measuring direction Y. The first two measuring graduations TXl, TYl each consist of linear graduations with graduation lines running perpendicular to one another and are arranged next to one another on the first graduation carrier TTl in the measuring direction X. The graduation lines of the first measuring graduation TXl extend perpendicular to their associated measuring direction X over the entire measuring length LY of the measuring direction Y; likewise, the graduation lines of the first measuring graduation TYl extend perpendicular to their associated measuring direction Y over the entire measuring length LX of the measuring direction X.
Der ersten Meßteilung TXl für die Meßrichtung X ist eine erste Referenzmarke RXl zugeordnet, die neben der ersten Meßteilung TXl auf dem ersten Teilungsträger TTl angeordnet und über die gesamte Meßlänge LY der zu ihrer zugehörigen Meßrichtung X senkrechten Meßrichtung Y längserstreckt ist. Desgleichen ist der ersten Meßteilung TYl für die Meßrichtung Y eine erste Referenzmarke RYl zugeordnet, die neben der ersten Meßteilung TYl auf dem ersten Teilungsträger TTl angeordnet und nur über einen kleinen Teil der gesamten Meßlänge LX der zu ihrer zugehörigen Meßrichtung Y senkrechten Meßrichtung X erstreckt ist.The first measuring graduation TXl for the measuring direction X is assigned a first reference mark RXl, which is arranged next to the first measuring graduation TXl on the first graduation carrier TTl and is extended longitudinally over the entire measuring length LY of the measuring direction Y perpendicular to its associated measuring direction X. Likewise, the first measuring graduation TYl for the measuring direction Y is assigned a first reference mark RYl, which is arranged next to the first measuring graduation TYl on the first graduation carrier TTl and is extended only over a small part of the entire measuring length LX of the measuring direction X perpendicular to its associated measuring direction Y.
Die Abtasteinrichtung A weist eine nicht gezeigte Beleuchtungseinheit, eine erste Abtastplatte APl sowie vier nicht dargestellte Detektoren auf. Die erste Abtastplatte APl enthält eine erste Abtastteilung ATXl zum Abtasten der ersten Meßteilung TXl für die Meßrichtung X und eine erste Abtastteilung ATYl zum Abtasten der ersten Meßteilung TYl für dieThe scanning device A has a lighting unit (not shown), a first scanning plate AP1 and four detectors (not shown). The first scanning plate AP1 contains a first scanning 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
Meßrichtung Y; des weiteren weist die erste Abtastplatte API eine erste Referenzabtastteilung ARXl zum Abtasten der ersten Referenzmarke RXl für die Meßrichtung X und eine erste Referenzabtastteilung ARYl zum Abtasten der ersten Referenzmarke RYl für die Meßrichtung Y auf. Den beiden ersten Abtastteilungen ATXl, ATYl sowie den beiden ersten Referenzabtastteilungen ARXl, ARYl sind jeweils einer der vier vorgenannten Detektoren zugeordnet.Measuring direction Y; furthermore, the first scanning plate API has a first reference scanning division ARXl for scanning the first reference mark RXl for the measuring direction X and a first reference scanning division ARYl for scanning the first reference mark RYl for the measuring direction Y. The two first scanning divisions ATXl, ATYl and the two first reference scanning divisions ARXl, ARYl are each assigned one of the four aforementioned detectors.
Der der ersten Abtastteilung ATXl zugeordnete Detektor erzeugt bei der Abtastung der ersten Meßteilung TXl Positionsmeßwerte für die Meßrichtung X und der der ersten Abtastteilung ATYl zugeordnete Detektor bei der Abtastung der ersten Meßteilung TYl Positionsmeßwerte für die Meßrichtung Y. Desgleichen erzeugen der der ersten Referenzabtastteilung ARXl zugeordnete Detektor bei der Abtastung der ersten Referenzmarke RXl ein erstes Referenzsignal für die Meßrichtung X und der der ersten Referenzabtastteilung ARYl zugeordnete Detektor bei der Abtastung der ersten Referenzmarke RYl ein erstes Referenzsignal für die Meßrichtung Y.The detector assigned to the first scanning division ATXl generates position measurement values for the measuring direction X when scanning the first measuring division TXl and the detector assigned to the first scanning division ATYl generates position measurement values for the measuring direction Y when scanning the first measuring division TYl. Likewise, the detector assigned to the first reference scanning division ARXl generates a first reference signal for the measuring direction X when scanning the first reference mark RXl and the detector assigned to the first reference scanning division ARYl generates a first reference signal for the measuring direction Y when scanning the first reference mark RYl.
In Figur 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 gezeigt. Die beiden zweiten Meßteilungen TX2, TY2 bilden gemeinsam eine Kreuzteilung KT, deren gekreuzten Teilungsstriche sich jeweils senkrecht zu ihrer zugehörigen Meßrichtung X, Y über die gesamte Meßlänge LY, LX der Meßrichtung Y, X erstrecken.In Figure 3, in a preferred embodiment, a second graduation carrier TT2 is shown with a second measuring graduation TX2 for the measuring direction X and with a second measuring graduation TY2 for the measuring direction Y. The two second measuring graduations TX2, TY2 together form a cross graduation KT, the crossed graduation lines of which 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 ersten Meßteilung TX2 auf dem zweiten Teilungsträger TT2 angeordnet und über die gesamte Meßlänge LY der zu ihrer zugehörigen 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 senkrechten Meßrichtung X längserstreckt ist.In the case of the cross graduation KT, the second measuring graduation TX2 for the measuring direction X is assigned a second reference mark RX2, which is arranged next to the first measuring graduation TX2 on the second graduation carrier TT2 and is also extended longitudinally over the entire measuring length LY of the measuring direction Y perpendicular to its associated measuring direction X. Likewise, the second measuring graduation TY2 for the measuring direction Y is assigned a second reference mark RY2, which is arranged next to the second measuring graduation TY2 on the second graduation carrier TT2 and is also extended longitudinally over the entire measuring length LX of the measuring direction X perpendicular to its associated measuring direction Y.
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 Abtastteilung ATX2 zum Abtasten der zweiten Meßteilung TX2 für die Meßrichtung X und eine zweite Abtastteilung ATY2 zum Abtasten der zweiten Meßteilung TY2 für die Meßrichtung Y; des weiteren weist die zweite Abtastplatte AP2 eine zweite Referenzabtastteilung ARX2 zum Abtasten der zweiten Referenzmarke RX2 für die Meßrichtung X und eine zweite Referenzabtastteilung ARY2 zum Abtasten der zweiten Referenzmarke RY2 für die Meßrichtung Y auf. Den beiden Abtastteilungen ATX2, ATY2 sowie den beiden Referenzabtastteilungen ARX2, ARY2 sind jeweils einer der vier vorgenannten Detektoren zugeordnet.The scanning device A has a lighting unit (not shown), a second scanning plate AP2 and four detectors (not shown). The second scanning plate AP2 contains a second scanning division ATX2 for scanning the second measuring division TX2 for the measuring direction X and a second scanning division ATY2 for scanning the second measuring division TY2 for the measuring direction Y; furthermore, the second scanning plate AP2 has a second reference scanning division ARX2 for scanning the second reference mark RX2 for the measuring direction X and a second reference scanning division ARY2 for scanning the second reference mark RY2 for the measuring direction Y. The two scanning divisions ATX2, ATY2 and the two reference scanning divisions ARX2, ARY2 are each assigned one of the four aforementioned detectors.
Der der zweiten Abtastteilung ATX2 zugeordnete Detektor erzeugt bei der Abtastung der zweiten Meßteilung TX2 Abtastsignale zur Gewinnung von Positionsmeßwerten für die Meßrichtung X und der derThe detector assigned to the second scanning graduation ATX2 generates scanning signals when scanning the second measuring graduation TX2 to obtain position measurement values for the measuring direction X and the
zweiten Abtastteilung ATY2 zugeordnete Detektor bei der Abtastung der zweiten Meßteilung TY2 Abtastsignale 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 zugeordnete Detektor bei der Abtastung der zweiten Referenzmarke RY2 ein zweites Referenzsignal für die Meßrichtung Y.The detector assigned to the second scanning division ATY2 generates scanning signals when scanning the second measuring division TY2 for obtaining position measurement values for the measuring direction Y. Likewise, the detector assigned to the second reference scanning division ARX2 generates a second reference signal for the measuring direction X when scanning the second reference mark RX2 and the detector assigned to the second reference scanning division ARY2 generates a second reference signal for the measuring direction Y when scanning the second reference mark RY2.
Bei einer Unterbrechung des Meßvorganges - beispielsweise durch Stromausfall - befindet sich die Abtasteinrichtung A nach Figur 2 bezüglich des ersten Teilungsträgers TTl in einer unbekannten momentanen Position mit verlorengegangenen Positionswerten x, y. Zur Wiedergewinnung dieser Position werden die beiden Zähler für die beiden Meßrichtungen X, Y der Meßeinrichtung auf den Wert Null gesetzt. Zunächst wird die Abtasteinrichtung A in negativer Meßrichtung X bis zur Abtastung der längserstreckten ersten Referenzmarke RXl verfahren, so daß der verlorengegangene Positionswert &khgr; im Zähler für die Meßrichtung X ansteht. Anschließend wird die Abtasteinrichtung A wieder in positiver Meßrichtung X um eine bestimmte Strecke xo (die Strecke xo 1st als die Streckendifferenz zwischen der längserstreckten ersten Referenzmarke RXl und der kurzen ersten Referenzmarke RYl in der Meßeinrichtung gespeichert) und sodann in negativer Meßrichtung Y bis zur Abtastung der kurzen ersten Referenzmarke RYl verfahren, so daß nun der verlorengegangene Positionswert y im Zähler für die Meßrichtung Y erscheint. Mit diesen wiedergewonnenenIf the measuring process is interrupted - for example due to a power failure - the scanning device A according to Figure 2 is in an unknown current position with lost position values x, y with respect to the first graduation carrier TTl. To recover this position, the two counters for the two measuring directions X, Y of the measuring device are set to the value zero. Firstly, the scanning device A is moved in the negative measuring direction X until the elongated first reference mark RXl is scanned, so that the lost position value x appears in the counter for the measuring direction X. The scanning device A is then moved again 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 elongated first reference mark RXl and the short first reference mark RYl) and then in the negative measuring direction Y until the short first reference mark RYl is scanned, so that the lost position value y now appears in the counter for the measuring direction Y. With these recovered
Positionswerten &khgr;, y kann die momentane Position bei der Unterbrechung des Meßvorganges wieder angefahren werden.Position values &khgr;, y can be used to return to the current position if the measuring process is interrupted.
Nach Figur 3 wird der verlorengegangene Positionswert &khgr; wie vorstehend ermittelt. Anschließend kann sofort durch Verfahren der Abtasteinrichtung A in negativer Meßrichtung Y durch Abtasten der längserstreckten zweiten Referenzmarke RY2 der verlorengegangenen Positionswert y ermittelt werden.According to Figure 3, the lost position value &khgr; is determined as above. The lost position value y can then 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 Meßteilung beidseitig auch zwei Referenzmarken zugeordnet werden; in diesem Fall sind für jede Meßrichtung zwei Referenzabtastteilungen erforderlich. Bei einer Unterbrechung des Meßvorganges kann somit eine Referenzmarke in beliebiger Richtung zur Wiedergewinnung der verlorengegangenen Bezugsposition angefahren werden.In a manner not shown, two reference marks can also be assigned to each measuring graduation on both sides; in this case, two reference scanning graduations are required for each measuring direction. If the measuring process is interrupted, a reference mark can thus be approached in any direction to recover the lost reference position.
Die Erfindung ist sowohl bei lichtelektrischen als auch bei magnetischen/ kapazitiven oder induktiven Meßeinrichtungen mit Erfolg einsetzbar.The invention can be used successfully with photoelectric as well as with magnetic/capacitive or inductive measuring devices.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9116843U DE9116843U1 (en) | 1991-10-04 | 1991-10-04 | Measuring device for two measuring directions |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9116843U DE9116843U1 (en) | 1991-10-04 | 1991-10-04 | Measuring device for two measuring directions |
| DE19914132942 DE4132942C2 (en) | 1991-10-04 | 1991-10-04 | Measuring device for two measuring directions |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| DE9116843U1 true DE9116843U1 (en) | 1994-03-03 |
Family
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE9116843U Expired - Lifetime DE9116843U1 (en) | 1991-10-04 | 1991-10-04 | Measuring device for two measuring directions |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE9116843U1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10313038A1 (en) * | 2003-03-24 | 2004-10-21 | Klingelnberg Gmbh | Device for detecting the position of a probe element in a multi-coordinate measuring device |
| US6907372B1 (en) | 1999-09-16 | 2005-06-14 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Device for position indication and detection of guidance errors |
-
1991
- 1991-10-04 DE DE9116843U patent/DE9116843U1/en not_active Expired - Lifetime
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| DE10313038B4 (en) * | 2003-03-24 | 2005-02-17 | Klingelnberg Gmbh | Device for detecting the position of a probe element in a multi-coordinate measuring device |
| US7114265B2 (en) | 2003-03-24 | 2006-10-03 | Klingelnberg Gmbh | Apparatus for detecting the position of a probe element in a multi-coordinate measuring device |
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