DE2817544C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Meßsystem für absolute
Längen- oder Winkelmessungen mit einer hochgenauen,
analogen, zyklischen Inkremental-Meßeinrichtung
und einer digitalen Absolut-Meßeinrichtung, welche
eine mehrere Spuren enthaltende, codierte Skala
und einen bezüglich der Skala beweglichen Schieber
mit einer der Anzahl der Spuren entsprechenden
Anzahl von Aufnehmern umfaßt.
Ein derartiges Meßsystem ist in der DE-OS 15 48 848
beschrieben. Die bekannte digitale Absolut-Meßein
richtung besteht dabei aus einer codierten Skala,
die mittels einer Tastanordnung abgegriffen wird,
wobei die codierte Skala in den Spuren niederer
Wertigkeit aus optisch reflektierenden und nicht
reflektierenden und in den Spuren höherer Wertigkeit
aus elektrisch leitenden und nichtleitenden Feldern
besteht. Die elektrische Codeteilung wird durch
Kontaktbürsten abgefühlt. Dieses bekannte Meßsystem
besitzt den Nachteil, daß die gleichzeitige Verar
beitung optischer wie elektrischer Impulse eine
aufwendige Auswerteschaltung erforderlich macht.
In der DE-OS 15 48 848 sind darüber hinaus Meßsysteme
als bekannt beschrieben, bei denen die digitale
Absolut-Meßeinrichtung eine einheitliche codierte
Skala umfaßt, nämlich eine aus elektrisch leitenden
und nichtleitenden Feldern bestehende Skala, welche
mittels Schleifkontakten abgelesen wird, oder eine
aus optisch reflektierenden und nichtreflektierenden
Feldern bestehende Skala, welche optisch abgelesen
wird. Diesen Systemen haften jedoch die Nachteile
an, daß im erstgenannten Fall aufgrund der geringen
Abmessungen bei den Spuren niederer Wertigkeit
ein sehr störungsempfindlicher Abgriff die Folge
ist, während im zweitgenannten Fall bei einer größeren
Anzahl von Spuren, wie sie für eine hohe Auflösung
und für große Fahrwege an Werkzeugmaschinen auftritt,
beträchliche Abmessungen für das Projektionsfeld,
in dem die Blenden und photoelektrischen Elemente
angeordnet sind, erforderlich ist.
Es sind ferner Meßsysteme bekannt, bei denen hochge
naue, analoge, zyklische Inkremental-Meßeinrichtungen
mit einer Zähleinrichtung kombiniert werden, mit
welcher die Anzahl der bei einer bestimmten Bewegung
durchlaufenen Perioden sowie die Bewegungsrichtung
bestimmt wird (Steinbuch, "Nachrichtenverarbeitung",
zweite Auflage, Abschnitt 5.8.2).
Für die zyklische Inkremental-Meßeinrichtung kommt
dabei insbesondere das Inductosyn-System (eingetra
genes Warenzeichen) in Frage, wie es beispielsweise
in "Archiv für technisches Messen", August 1971, R 93
und "Messen + Prüfen/Automatik", Januar/Februar 1976,
Seite 43 beschrieben ist. Ferner ist in "Feingeräte
technik", 1973, Seite 28 eine zyklische Inkremental-
Meßeinrichtung dargestellt, welche zwei kapazitiv
zusammenwirkende Skalen enthält.
Diese Meßeinrichtungen, bei denen die Anzahl der
bei der Bewegung des Schiebers zurückgelegten Zyklen
gezählt und die im Zyklus aufgenommene Stellung
hinzugezählt wird, messen also lediglich Verschie
bungen, wenn die elektronische Anlage eingeschaltet
ist; die Stellung wird völlig aufgegeben, wenn
der Schieber bei ausgeschalteter elektronischer
Anlage bewegt wird. Beim Wiedereinschalten der
elektronischen Anlage ist die Stellungsanzeige
verloren und der Ausgangsbezug muß dann wieder
unter Zuhilfenahme mechanischer Mittel ermittelt
werden.
Für die Codierung der Skala einer digitalen Absolut-
Meßeinrichtung sind insbesondere der "Dual-Code"
und der "Gray-Code" bekannt (K. Steinbuch, "Taschen
buch der Nachrichtenverarbeitung", zweite Auflage,
Seite 715).
Die technische Aufgabe, deren Lösung sich die Erfin
dung zum Ziel macht, ist die Schaffung eines gattungs
gemäßen Meßsystems, das sich dadurch auszeichnet,
daß es billig in der Herstellung ist sowie mit
großer Zuverlässigkeit arbeitet und besonders einfach
mit zyklischen, hochgenauen Inkremental-Meßeinrichtun
gen bekannter Bauweise kombinierbar ist, um gleichzei
tig hohe Genauigkeit und absolute Stellungsanzeige
zu erreichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeich
nenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Nachstehende Beschreibung einer bevorzugten Aus
führungsform als nicht einschränkendes Beispiel,
bezieht sich auf die beigefügte Zeichnung. Es zeigt
Fig. 1 einen schematischen Grundriß einer bekannten
Ausführung einer Genauigkeits-Meßeinrichtung
nach Inductosyn-Bauart,
Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II von Fig. 1,
Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf das erfindungs
gemäße Meßsystem,
Fig. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV von Fig. 1,
Fig. 5 einen Grundriß in stark vergrößertem Maßstab
eines kurzen Abschnittes der erfindungsgemäßen
Absolut-Meßeinrichtung mit Darstellung einer
Gruppe von Aufnehmern des Schiebers, die
in einer allgemeinen Ablesestellung angeordnet
sind,
Fig. 6 einen Schnitt nach Linie IV-VI von Fig. 5
mit der perspektivischen Darstellung der
Verbindungsflächen zu den Ausgangsstellen
der Signale,
Fig. 7 einen Schnitt nach Linie VII-VII von Fig. 5,
Fig. 8 den Verlauf der Ausgangssignale von den
einzelnen Aufnehmern, nach zweckmäßiger
Verarbeitung, und
Fig. 9 den Schaltplan zu dem erfindungsgemäßen
Meßsystem.
Die beschriebene Ausführungsform gibt am besten
ein Bild von der größten Einfachheit und den niedrigen
Kosten, mit denen der absolute Teil des erfindungs
gemäßen Meßsystems hergestellt werden kann, unter
Anwendung derselben Technik und derselben Produktions
mittel, die erforderlich sind, um die hochgenaue
zyklische Inkremental-Meßeinrichtung bekannter
Bauart zu bauen, mit welcher zusammen die erfindungs
gemäße Meßeinrichtung angewandt werden soll.
Fig. 1 stellt eine Meßeinrichtung an sich bekannter
Bauart dar, wie in der italienischen Patentschrift
Nr. 9 04 565 beschrieben; dieselbe besteht aus einer
Skala 10, die eine elektrische Wicklung 11 umfaßt,
die durch Photoätzung eines Leitzuges hergestellt
wurde, welcher mit Klebstoff 12 auf ein isoliertes
Federstahlband aufgeklebt ist. Das Federstahlband
wird so gespannt, daß es die bei der Konstruktion
vorgesehene Länge genau aufweist und dann mit beiden
Enden mittels Schrauben 14 z. B. an der Seite eines
Aufspanntisches einer Werkzeugmaschine befestigt
wird. Die Meßeinrichtung umfaßt außerdem einen
Schieber 15, der zwei voneinander getrennte, wie
bei der Skala 10 beschriebene durch Photoätzung
hergestellte, elektrische Wicklungen 17, 16 trägt.
Die drei Wicklungen (zwei am Schieber und eine
an der Skala) sind derart ausgebildet, daß das
Erregen der an der Skala befestigten Wicklung 11
mit einem Wechselstrom das Induzieren in beiden,
am Schieber befestigten Wicklungen 16, 17 von Poten
tialen zur Folge hat, die der sin-Funktion bzw.
der cos-Funktion des elektrischen Winkels zwischen
der Wicklung der Skala 10 und der Wicklung des
Schiebers 15, auf einen Zyklus der Skala bezogen,
verhältnisgleich sind, wobei es gilt, daß ein Winkel
360° einem Skalazyklus entspricht.
Fig. 3 stellt das erfindungsgemäße Meßsystem dar,
das nach derselben Technik und größtenteils mit
denselben Produktionsmitteln wie die bekannte,
oben beschriebene Meßeinrichtung hergestellt wurde.
Das neuartige Meßsystem ist an dem Leitzug 20,
der gegenüber dem Träger 21 isoliert ist, neben
der Wicklung 22 der zyklischen Meßeinrichtung bekannter
Bauart auch mit der Skala einer Absolut-Meßeinrichtung
versehen, die aus zwei Leitzügen 24 und 25 besteht,
welche durch einen photogeätzten Schnitt 26 voneinander
elektrisch getrennt sind, wobei Schnitt 26 die
numerische Codierung der Stellung bildet. Die durch
Photoätzung erzeugte Trennungslinie weist eine
solche Form auf, daß sie in diesem besonderen Fall
einen binären Code nach Gray ergibt. Ein stark
vergrößerter Grundriß dieses Codeabschnittes ist
in Fig. 5 dargestellt, in der der Abschnitt in
codierte Streifen A, B, C, D, E, und F mit zunehmendem
Binärgewicht unterteilt ist.
Werden z. B. 12 codierte Streifen benutzt, so werden
2¹², d. h. 4096 Stellungen codiert; in einer prak
tischen Ausführung nehmen diese Stellungen einen
Querraum (d. h. parallel zum Schnitt IV-IV von
Fig. 3) ein, der dem durch die zyklische Meßein
richtung bekannter Bauart eingenommenen Raum nahezu
gleich ist. Der Übersichtlichkeit halber sind nur
sechs codierte Streifen gezeigt, die einen Querraum
einnehmen, der dem der zyklischen Meßeinrichtung
gleich ist. Bei dieser Art Meßystem weist der
Schieber 27 neben den Wicklungen 28 und 29, die
den Wicklungen 16 und 17 der beschriebenen, bekannten
Bauart durchaus ähnlich sind, auch eine Reihe Auf
nehmer 30, 31, 32, 33, 34 und 35 auf, die durch
Photoätzung am Schieber 27 hergestellt sind. In
Fig. 6 und 7 sieht man einen vergrößerten Schnitt
durch die Skala 19 bzw. den Schieber 27, die in
ihrer normalen Arbeitsstellung einander gegenüber
stehen.
Die Ablesung des Codes erfolgt durch die am Schieber
27 hergestellten Aufnehmer, die in Fig. 6 und 7
deutlicher gezeigt werden. Der Schieber 27 wird
durch an sich bekannte Mittel in einem Abstand
von wenigen Zehntelmillimetern von der Skala 19
gehalten. Auch der Schieber 27 wird durch Photo
ätzung hergestellt, denn es handelt sich dabei
praktisch um eine übliche gedruckte Schaltung mit
metallisierten Löchern, die erforderlichenfalls
zum Verbinden der beiden Leiterzüge miteinander
dienen. Der Abschnitt des Schiebers, der vor der
Skala läuft, ist mit durch Photoätzung hergestellten,
metallisierten Flächen 41 versehen, die - wie bereits
gesagt - auch Aufnehmer genannt werden; diese sind
von einem Leiterstreifen 42 völlig umgeben, der
von den Aufnehmern durch den photogeätzten Schnitt 43
getrennt ist; im Schieber 27 ist für jedes an der
Skala codierte Binärgewicht eine Fläche 41 vorgesehen.
Der Leiterzug 42 übt die Funktion eines Schirmes
aus, so daß jede Fläche 41 nur mit dem codierten
Streifen des entsprechenden numerischen Gewichtes
kapazitiv verbunden ist. In Fig. 6 und 7, in denen
die Anordnung gemäß Fig. 3 und 4 deutlicher heraus
kommt, besteht das Tragelement 21 aus einem Stahlband,
an dem die leitende Schicht 23 über der klebenden
und isolierenden Schicht 44 befestigt ist. Der
photogeätzte Schnitt 26 trennt die Leiterzüge 24
und 25 elektrisch voneinander, so daß sie an Strom
quellen mit verschiedenen Potentialen angeschlossen
werden können. Beide Leiterzüge sind nämlich an
zwei Quellen von gleichfrequenten jedoch gegenphasigen
Potentialen, d. h. der Leiterzug 25 ist mit Phase X
des Oszillators 45 von Fig. 5 und der Leiterzug 24
mit Phase Y verbunden.
Auf Fig. 7 bezogen, besteht die kapazitive Kopplung
mit Phase X, wenn sich die Fläche 41 auf dem Leiterzug
25 befindet; wenn nun der Schieber so weit geschoben
wird, bis sich die Fläche 41 vollständig auf dem
Leiterzug 24 befindet, besteht die kapazitive Kopplung
mit Phase Y, die der Phase des vorhergehenden Falles
entgegengesetzt ist.
Wenn die Fläche 41 über dem photogeätzten Schnitt 26
steht und zugleich mit Leiterzug 24 und 25 verbunden
ist, wird die auf der Fläche 41 kapazitiv induzierte
Spannung gegen Null streben, d. h. gegen das Mittel
der zwischen Phase X und Phase Y induzierten Werte.
Es ist dann möglich, durch Aufnahme der auf Fläche
41 induzierten Spannung zu erfahren, auf welchem
codierten Leiterzug, z. B. 24 oder 25 in Fig. 7,
sich dieselbe Fläche 41 befindet. Zu diesem Zweck
ist an der Rückseite des Schiebers d. h. an der
zweiten Seite der gedruckten Schaltung ein mit 53
schematisch bezeichneter Verstärker 53 angeordnet,
dem ein mit 56 schematisch angedeuteter Synchrongeber
56 nachgeschaltet ist (die zwei letztgenannten
Vorrichtungen werden weiter unten beschrieben und
erklärt), dessen Phase so eingestellt ist, daß
er an seinem Ausgang eine Gleichspannung einer
bestimmten Polarität hat, wenn sich die Fläche
auf dem Leiterzug 24 befindet, und eine Gleichspannung
entgegengesetzter Polarität, wenn sich die Fläche
auf dem anderen Leiterzug befindet. Der oben genannte
Verstärker 53 ist in nächster Nähe der Fläche 30
angeordnet, um die auf die Streukapazität zurückzu
führende Signalabschwächung auf ein Mindestmaß
herabzusetzen.
In Fig. 8 ist mit 30′ das Schaubild eines ganzen
Zyklus' des Ausgangssignals des Synchrongebers für
den Aufnehmer 30 von Fig. 5 oder 6 bezeichnet,
während es den codierten Streifen A ausgehend von
der in Fig. 5 gezeigten Stellung durchläuft. Mit
31′ ist in Fig. 8 das Schaubild eines halben Zyklus'
des Ausgangssignals des Aufnehmers 31 von Fig.
5 bezeichnet. Mit 32′ ist in Fig. 8 das Schaubild
eines Viertels des Zyklus' des Ausgangssignals des
Aufnehmers 32 von Fig. 5 bezeichnet, während dasselbe
den codierten Leiterzug C ausgehend von der Stellung
nach Fig. 5 durchläuft. Mit 33′, 34′ und 35′ sind
die Schaubilder der Signale der Aufnehmer 33, 34
und 35 von Fig. 5 bezeichnet, während die Signale
die codierten Leiterzüge D, E und F, ausgehend
von der Stellung nach Fig. 5 durchlaufen.
Dem Synchrongeber 56 ist eine Schwellenschaltung
57 nachgeschaltet, die weiter unten beschrieben
wird, deren Schwelle auf Null Volt eingestellt
und mit Binärausgang versehen ist.
Wenn jede der Flächen oder Aufnehmer an einem Schalt
kreis, wie soeben beschrieben, d. h. Verstärker,
Synchrongeber und Schaltung mit Binärschwelle,
angeschlossen ist, ergibt sich am Ausgang der Schwel
lenschaltungen ein Code, der dem auf dem Leiterzug
der Skala photogeätzten Code entspricht und die
Stellung wiedergibt, die die Aufnehmer gegenüber
der Skala einnehmen.
Um die Kosten der Schaltung nach dem oben beschrie
benen Plan möglichst klein zu halten, wird die
in Fig. 9 dargestellte Schaltung gewählt. Statt
eines separaten Kanals für jeden Aufnehmer, wie
oben beschrieben, wird ein einziger Verstärker-
und Geberkanal verwendet, der zu den einzelnen
Aufnehmern mittels kostenniedrigen elektronischen
Schaltern umgeschaltet wird.
In der Schaltung nach Fig. 9 werden zwei integrierte
Schaltkreise 51 und 52 nach der CMOS-Technologie
verwendet, von denen jeder acht elektronische Schalter
besitzt, mit welchen der Verstärker 53 an jedem
beliebigen Aufnehmer des Schiebers 27 angeschlossen
werden kann.
Wie aus Fig. 9 ersichtlich, ist ein Schieber 27
dargestellt, der mit zwölf Aufnehmern versehen
ist, statt mit sechs, wie vorher beschrieben und
dargestellt; das ändert natürlich die Merkmale
der Vorrichtung nicht, ermöglich jedoch eine Beschrei
bung eines für einen allgemeineren und komplexeren
Fall verwendeten Schaltkreises.
Der gewünschte Anschluß zwischen Aufnehmern und
Verstärker-Geber-Kreis wird mittels eines an die
Leitungen 55 durch eine zentrale Steuereinheit
angelegten Wählcodes erstellt. Die zentrale Steuerein
heit ist in ihrer Bauweise an sich bekannt und
kann z. B. aus einer Mikroprozessoreinheit bestehen,
die zum Steuern sowohl der Wählleitungen 55 als
auch zum Empfang der Daten aus der Leitung 58 und
aus den Leitungen 59 programmiert ist.
Dem Verstärker 53 sind ein Synchrongeber 56 und
eine Schwellenschaltung 57 (Schwelle auf Null) nach
geschaltet, die mit kleiner Hysterese versehen
sind, damit stabile binäre Umschaltungen am Ausgang
58 erhalten werden. Der Synchrongeber 56 wird über
Leitung 62 durch einen Schließbefehl für den Schalter
63 betätigt, welcher Schließbefehl gegenüber der
Periode des Oszillators 45 kürzer ist (siehe auch
Fig. 5), die die Skala der Absolut-Meßeinrichtung
erregt. Dieser Befehlimpuls ist gegenüber dem Oszil
lator 45 synchron und konphas, so daß derselbe
das von den am Schieber angeordneten Aufnehmern
stammende Signal nach dem Scheitelwert des stärksten
Signals mustern kann. Dem Schalter 63 ist ein Speicher
kondensator 65 nachgeschaltet, dessen Potential
dem positiven oder negativen Scheitelwert des an
der Stelle 66 angelegten Signals zyklisch angeglichen
wird. Dank dieser Anordnung erhält man - beim An
steuern der Wählleitungen 55 mit einer Binärfolge -
am Ausgang 58 in Serienform, d. h. in zeitlicher
Folge, einen Code, der dem am Leiterzug der Skala
23 photogeätzten Code entspricht und die Stellung
wiedergibt, in der sich die Aufnehmer 30 bis 35
gegenüber der Skala befinden.
Ein derartiges Verstärkungssystem wird dazu benutzt,
um die Signale zu verstärken, die von beiden Wick
lungen 28 und 29 des Schiebers 27 der zyklischen
Meßeinrichtung ausgehen. In diesem Fall besteht
das System aus zwei elektronischen Schaltern des
integrierten Schaltkreises 52, die von den Wähllei
tungen 55 angesteuert werden und dazu dienen, den
sin-Kanal bzw. den cos-Kanal des Schiebers 27 der
zyklischen Meßeinrichtung nach Inductosyn-Bauart
zu wählen; an die Schalter ist ein Verstärker 60
angeschlossen, dem ein Synchrongeber 71 nachgeschal
tet ist. Der Synchrongeber 71 ist dem bereits be
schriebenen Synchrongeber 56 ähnlich, aber er ist
mit dem Oszillator 18 synchronisiert, der die Skala
der zyklischen Meßeinrichtung speist (siehe auch
Fig. 1 und 3).
Dem Synchrongeber 71 ist ein numerisch-analogischer
Konverter 72 nachgeschaltet, der der Steuereinheit
einen numerischen Wert liefert, der dem Scheitelwert
der aus den am Schieber der zyklischen Meßeinrich
tung angeordneten Wicklungen kommenden Spannung
verhältnisgleich ist.
Die Benutzung eines einzigen Verstärker-Konverter-
Kreises, der auf beide Kanäle, d. h. den sin-Kanal
bzw. den cos-Kanal der zyklischen Meßeinrichtung
umgeschaltet wird, ist von größtem praktischen
Nutzen, nachdem dadurch die Gleichheit der Verstär
kung zwischen beiden Kanälen gewährleistet ist.
Somit ist das Verhältnis zwischen den numerischen
Werten am Ausgang vom Konverter 72 für die aus
beiden Wicklungen des Schiebers der zyklischen
Meßeinrichtung von der Verstärkung des Verstärker-
Konverter-Kanals unabhängig. Das macht die Anordnung
besonders wirtschaftlich, weil es dadurch unnötig
wird, Genauigkeitsverstärker einzusetzen, nachdem
die Ablesegenauigkeit der Meßeinrichtung nicht
mit den absoluten Werten, sondern lediglich mit
dem Verhältnis zwischen den aus beiden Wicklungen
des Schiebers kommenden Signalen zusammenhängt.
Um die Sicherheit zu haben, daß die einzelnen Zyklen
der zyklischen Meßeinrichtung mit der Absolut-Meßein
richtung auch einwandfrei erkannt werden, ist das
Auflösungsvermögen der Absolut-Meßeinrichtung gleich
½ Zyklus der zyklischen Meßeinrichtung gewählt
worden.
Infolgedessen braucht der Flucht- und Ablesefehler
zwischen den beiden Meßeinrichtungen einfach kleiner
als ½ Zyklus der zyklischen Meßeinrichtung zu
sein.
Um das Fluchten sicherzustellen und zugleich die
Kosten auf ein Kleinstmaß herabzusetzen, werden
in dem beschriebenen Beispiel die beiden Skalen
der Meßeinrichtungen (Fig. 3) von derselben Leiter
platte durch Photoätzung ausgearbeitet, die auf
einem einzigen Stahlband isolierend aufgeklebt
ist.
Auf diese Weise erfolgen alle Vorgänge für die
Herstellung der kompletten Skala beider Meßeinrich
tungen, der zyklischen sowie der absoluten, zu
gleicher Zeit; z. B. es erfolgt ein einziger Klebevor
gang der Leiterstreifen auf das Stahlband, ein
einziger Vorgang für das Beschichten mit lichtempfind
lichem Widerstandstoff, eine einzige Belichtung
mit nur einem Negativ, das beide Schablonen für
die zwei Meßeinrichtungen trägt, ein einziger Ent
wicklungsvorgang und schließlich ein einziger Ätzvor
gang.
Wahlweise können die zwei Leiterzüge für die zwei
Meßeinrichtungen an entgegengesetzten Seiten des
Stahlbandes angebracht werden oder die Absolut-Meßein
richtung kann von der anderen getrennt hergestellt
und nur beim Einsatz mit einer zyklischen Meßeinrich
tung bekannter Bauweise gekoppelt werden.
Eine besonders interessante Lösung, mit der der
beanspruchte Raum äußerst verringert wird, besteht
darin, die Absolut-Meßeinrichtung auf der zyklischen
Meßeinrichtung aufzubauen. In diesem Fall besteht
die Skala aus folgenden aufeinanderliegenden Schich
ten: Trägerstoff, vorzugsweise Stahl; Isolierung
und Kleber; Leiterschicht, vorzugsweise Kupferschicht
mit dem eingeätzten Verlauf des Leiterzuges; Iso
lierung und Kleber; Leiterschicht aus nichtmagne
tischem Stoff, am besten Kupferschicht mit photo
geätzter Absolut-Meßeinrichtung, wie bereits be
schrieben.
Da die zyklische Meßeinrichtung Induktion durch
Magnetfelder ausnutzt, bringt das Auflegen einer
leitenden, jedoch nichtmagnetischen Schicht keine
Fehler von nennenswertem Maß mit sich. Was oben
für eine lineare Meßeinrichtung gesagt ist, kann
ebensogut für eine zyklische Winkel-Meßeinrichtung
bekannter Bauweise, z. B. für den rotierenden Induc
tosyn Anwendung finden.
Damit keine Zweideutigkeit an der Stelle auftritt,
wo der 360° entsprechende Code an den Nullcode
grenzt, müssen zusätzlich ein Aufnehmer am Schieber
und eine Fläche an der Skala vorgesehen werden,
so daß ein zusätzliches Signal erhalten wird, das
diese besondere Lage wiedergibt.
Somit ist ein Meßsystem entwickelt worden, das
mit der Meßeinrichtung nach analogischer zyklischer
Bauart, welche eine Stellung ausschließlich im
Bereich eines Zyklus' oder einer Periode aufzunehmen
vermag, eine Absolut-Meßeinrichtung numerischer
Art verbindet, welche ermöglicht, auch den Zyklus
zu ermitteln, in dem sich der Schieber gegenüber
der Skala befindet, das eine unmittelbare Ablesung
beider Werte ermöglicht, ohne dazu auf gewöhnlich
sehr teure Hilfsmittel zur Ablesung der Stellung
zurückgreifen zu müssen.
Claims (12)
1. Meßsystem für absolute Längen- oder Winkelmessungen
mit einer hochgenauen, analogen zyklischen Inkre
mental-Meßeinrichtung und einer digitalen Absolut-
Meßeinrichtung, welche eine mehrere Spuren enthal
tende, codierte Skala und einen bezüglich der
Skala beweglichen Schieber mit einer der Anzahl
der Spuren entsprechenden Anzahl von Aufnehmern
umfaßt,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Skala der Absolut-Meßeinrichtung aus Leiterzügen (24, 25) aufgebaut ist, die an verschiedenen Quellen von Wechselpotential angeschlossen sind,
- - daß die Aufnehmer elektrisch leitende, voneinan der abgeschirmte Flächen (41) sind und
- - daß die Flächen (41) mit den Leiterzügen (24, 25) kapazitiv gekoppelt sind.
2. Meßsystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die den Stellungscode bildenden Leiterzüge
(24, 25) an gleichfrequente, jedoch gegenphasige
Wechselpotentiale angeschlossen sind.
3. Meßsystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zyklische Inkremental-Meßeinrichtung
auf dem Prinzip induktiver Kopplung (Inductosyn)
basiert.
4. Meßsystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Skalen der Meßeinrichtungen auf einem
einzigen Tragelement aufgebaut sind.
5. Meßsystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schieber beider Meßeinrichtungen auf
einem einzigen Tragelement aufgebaut sind.
6. Meßsystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die codierte Skala der Absolut-Meßeinrichtung
einen photogeätzten ausgezogenen Schnitt (26)
aufweist, der so verläuft, daß eine ununterbrochene
elektrische Verbindung zwischen allen Feldern
der codierten Skala besteht, die an dasselbe
elektrische Potential angeschlossen werden sollen.
7. Meßsystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Absolut-Meßeinrichtung auf einem dünnen
Blech aus nichtmagnetischem Stoff aufgebaut
ist, das die zyklische Meßeinrichtung unter
Zwischenlegung einer isolierenden und klebenden
Schicht überlagert.
8. Verfahren zur Herstellung eines Meßsystems für
absolute Längen- oder Winkelmessungen mit einer
hochgenauen, analogen, zyklischen Inkremental-
Meßeinrichtung und einer digitalen Absolut-Meß
einrichtung, welche eine mehrere Spuren enthaltende,
codierte Skala und einen bezüglich der Skala
beweglichen Schieber mit einer der Anzahl der
Spuren entsprechenden Anzahl von Aufnehmern
umfaßt, wobei die Skalen beider Meßeinrichtungen
aus Leiterzügen bestehen und auf einem einzigen
Tragelement aufgebaut und die Aufnehmer elektrisch
leitende, voneinander abgeschirmte Flächen sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Skalen und/oder die Schieber beider
Meßeinrichtungen gleichzeitig mit denselben
Einrichtungen sowie mit denselben Produktions
mitteln und nach denselben Verfahren hergestellt
werden.
9. Verfahren gemäß Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Code der Absolut-Meßeinrichtung auf
einen Leiterzug photogeätzt ist.
10. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Aufnehmer (30 bis 35) des Schiebers
der Absolut-Meßeinrichtung an einem Leiterzug
mittels eines photogeätzten Schnittes, der sie
vom Rest des Leiterzuges trennt, welcher die Auf
gabe eines Schirmes übernimmt, hergestellt sind.
11. Meßsystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß sämtliche sowohl von den Aufnehmern der
Absolut-Meßeinrichtung als auch von den Wicklungen
der zyklischen Meßeinrichtung stammenden Signale
in einem einzigen Verstärkerkreis verstärkt werden.
12. Meßsystem gemäß Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß der ausgegebene numerische Wert aus dem
Verhältnis zwischen den aus beiden Wicklungen
des Schiebers kommenden Signalen gebildet wird,
so daß die Genauigkeit des Meßsystems vom Genauig
keitsgrad des Verstärkers unabhängig ist.
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