DE8234436U1

DE8234436U1 - Inkrementale Meßeinrichtung

Info

Publication number: DE8234436U1
Application number: DE8234436U
Authority: DE
Original assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Current assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority date: 1982-12-08
Publication date: 1984-01-05

Description

- 1 DR. JOHANNES HEIDENHAIN GMBH 1. Dezember 1982

Inkrementale Meßeinrichtung

Die Erfindung betrifft eine inkrementale Meßeinrichtung gemäß dem Oberbegriff den Anspruchs 1. i

Bei einer derartigen Meßeinrichtung können die ·. an den Referenzmarken erzeugten Steuerimpulse

auf verschiedene Weise verwertet werden, z.B. \

zum Reproduzieren der Nullposition im Zähler, ^ zum Anfahren einer bestimmten Position zu Beginn
der Messung und zur Kontrolle von Störimpulsen

sowie zur Beaufschlagung einer nachgeschalteten Sj

Steuereinrichtung. |

Aus der DE-AS 25 Uo 412 ist eine inkrementale |

Meßeinrichtung bekannt, bei der auf einem Maßstab |

bereits bei der Teilungsherstellung in zueinander |

festgelegten Abständen eine Reihe von Referenz- |

marken vorgesehen und mindestens ein Auswahlele- \

ment auf dem Maßstab selbst oder in dessen unmit- ί

telbarer Nähe in einer Nut verschiebbar angeord- |

net sind. Mittels der Auswahlelemente können eine j oder mehrere Referenzmarken ausgewählt und Jeweils in Virkzusaonenhang mit einem Schaltmittel gebracht

werden, indem jeder Referenzmarke, die beim Meßvorgang zur Wirkung gelangen soll, ein Magnet arugeordnet ist, der beim Vorbeibewegen einer Abtast-,

einheit einen darauf angebrachten elektrischen Schalter ansteuert, dessen elektrischer Ausgang zusammen mit dem elektrischen Ausgang der Abtasteinheit an eine elektronische Baueinheit gelegt ist, die an ihrem Ausgang nur dann einen Steuerimpuls abgibt, wenn gleichzeitig am Ausgang der ' 10 Abtasteinheit und am Ausgang des Schalters ein elektrisches Signal anliegt·

Eine derartige inkrementale Meßeinrichtung wird beispielsweise bei Bearbeitungsmaschinen zur Messung der Relativlage von Maschinenteilen eingesetzt. Durch die bei solchen Maschinen auftretenden Erschütterungen kann es aber zu Verschiebungen des Auewahlelements in der Nut kommen, so daß die eindeutige Zuordnung des Auswahlelements zur ausge-, wählten Referenzmarke und ein Wirksamwerden der Referenzmarke nicht mehr gewährleistet sind. Bei dicht benachbarten Referenzmarken kann bei derartigen Verschiebungen des Auswahlelements auch eine falsche Referenzmarke zur Wirkung gelangen, so daß ein falscher Steuervorgang, beispielsweise ein NuIlungsVorgang, im Zähler ausgelöst wird, der ein falsches Meßergebnis zur Folge hat. Das Auswahlelement in Form eines Magneten zieht zudem in starken Maße Metallspäne an, deren Entfernung nur schwierig zu bewerkstelligen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Meßeinrichtung der oben genannten Gattung •ine einfache Fixierung der Lage des Auswahlelementβ zur jeweiligen Referenzmarke anzugeben sowie

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- 3 eine einwandfreie Funktionefähigkeit zu gewährleisten·

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die vorgeschlagene Fixierung der Lage eines Auswahlelements zu einer Referenzmarke mittels eines einfach und billig zu ferti- genden Elements erfolgt, das ein unbeabsichtigtes Verschieben des Auswahlelements ausschließt. Dieses Element in Form eines Gehäuses für das Auswahlelement mit einem Klemmelement kann insbesondere in einem Stück aus Kunststoff bestehen« Außer- dem lassen sich Metallspäne und sonstige Verunreinigungen vom Auswahlelement leicht entfernen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung entnimmt man den Unteransprtichen. 20

Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert. .

Es zeigen Figur 1 schematisch eine bekannte in-

krementale Meßeinrichtung;

Figur 2 eine Draufsicht auf den Maßstab der Meßeinrichtung nach Figur 1; Figur 3 ein Gehäuse mit einem Klemmelement nach der Erfindung;

Figur k eine Draufsicht auf einen Ausschnitt eines Maßstabs mit Merkmalen der Erfindung;

Figur 5 eine gekapselte Meßrichtung und Figur 6 ein weiteres Gehäuse mit einem

Klemmelement in einer Draufsicht und in einem Längsschnitt·

In Figur 1 ist schematisch eine bekannte lichtelektrische inkrementale Längenmeßeinrichtung gezeigt, die aus einem Maßstab 1a und aus einer Abtasteinheit 2 besteht, die jeweils in nicht dargestellter Weise mit zu messenden Objekten einer Bearbeitungsmaschine verbunden sind. Auf dem Maßstab 1a ist eine Teilung Ja in Form eines Strichgittere (Figur 2) aufgebracht, das im Auflicht photoelektrisch berührungsfrei von der Abtasteinheit 2 abgetastet wird. Entlang der Teilung 3& ist auf dem Maßstab 1a eine Reihe von äquidistanten Referenzmarken ha vorgesehen, die jeweils aus Strichgruppen mit einer bestimmten Strichverteilung bestehen. Die durch die Abtastung der Teilung 3a erzeugten periodischen Abtastsignalg, die in der Abtasteinheit 2 verstärkt und in Rechtecksignale T₁, T_ umgeformt werden, steuern über elektrische Leitungen 5, 6 einen elektronischen Zähler Jt ^{der die} Meßwerte in digitaler Form anzeigt. Die um ein Viertel der Gitterkonstanten der Teilung 3a zueinander phasenverschobenen Rechtecksignale T₁, T₂ dienen der Diskriminierung der Abtastrichtung· Das an den Referenzmarken ka erzeugte Signal wird in der Abtasteinheit 2 verstärkt, in ein Rechtecksignal S„ umgeformt und über eine Leitung 11 einer elektronischen Baueinheit 8 zugeführt.

Die Auswahl derjenigen Rbfgrenzmarke 4a, die beim Meßvorgang zur Wirkung gelangen soll, erfolgt durch Zuordnung eines Auswahlelements 9a in Form eines Magneten in einer Führungsnut 16a im Maustab 1a, dessen Magnetfeld bei Annäherung der Abtasteinheit 2 ein darauf befindliches Schaltmittel 10 in Form •ines Reedschalters ansteuert« dessen Ausgangseig-

nal S_R auf einer Leitung 12 gleichfalle der elektronischen Baueinheit 8 zugeleitet wird. Nur, wenn die Signale S-, S_R auf den Leitungen 11, 12 gleichzeitig an den Eingängen der elektronischen Baueinheit 8 anliegen, wird auf deren Ausgangeleitung ein Signal Sg¹ dem elektronischen Zähler 7 zugeführt, der dadurch zum Beispiel auf den Zahlenwert "Null" gesetzt wird.

Erfindungsgemäß ist das Auswahlelement 9b in Form eines Magneten nach Figur 3 in einen unmagnetischen Gehäuse i4b untergebracht, das ein Klemmelement 15b in Form eines seitlichen Federarms aufweist. Das Gehäuse i4b mit dem Magneten 9b ist gemäß Figur 4 zwecks Zuordnung des Magneten 9b zu einer ausgewählten Referenzmarke 4b in einer Führungsnut 16b eines Maßstabs Ib mit einer Teilung 3b in Bewegungsrichtung der Abtasteinheit 2 (Meßrichtung X) verschiebbar. Die Fixierung der Lage des Magneten 9b bezüglich der betreffenden Referenzmarke 4b wird durch das Klemmelement 15b bewirkt, dessen Klemmkraft so bemessen ist, daß sie ein unbeabsichtigtes Verschieben des Magneten 9b, beispielsweise durch Erschütterungen der Maschine, ausschließt.

Bevorzugt weist das Klemmelement 15b an seinen* freien Ende einen Vorsprung 17 auf, der in Ausnehmungen in der Seitenfläche 19 der Führungsnut 16b eingreift, um die eindeutige Lagezuordnung des Auewahlelements 9b zur ausgewählten Referenzmarke 4b bei der Verschiebung des Gehäuses i4b in der Führungsnut i6b zu erleichtern.

In Figur 5a, b ist in einem Querschnitt und in einer ausschnitteweisen Längsanelcht «in· gekap-

selte Längenmeßeinrichtung dargestellt. Ein Träger 20 für einen Maßstab 1c ist als von Dichtlippen verschlossenes Hohlprofil ausgebildet» in dessam, Inneren der Maßstab 1c befestigt ist und von einer 5 Abtasteinheit 2c abgetastet wird, die über einen

ι Mitnehmer 21 und ein Montageelement 22 am Schlitten 23 einer nicht gezeigten Maschine befestigt ist| das Hohlprofil 20 ist mit dem Bett Zh der Maschine verbunden. In einer T-förmigen Führungsnut 16c in der der Maschine abgewandten Außenseite des Hohlprofils 20 ist ein nicht gezeigtes Auswahlelement im Inneren eines Gehäuses 1^c mit einem Klemmelement 15c einer nicht dargestellten Referenzmarke auf dem Maßstab 1c zugeordnet. Die Führungsnut kann auch außerhalb dee Hohlprofils der MeΠeinrichtung am Bett Zk der Maschine vorgesehen sein.

Gemäß Figur h ist der Magnet 9b im Gehäuse 1^b ₍ vorzugsweise derart dimensioniert, daß die Austrittsfläche der magnetischen Feldlinien aus der Außenfläche 26 des Gehäuses -\k_t die dem Schalt- \ mittel 10 in der Abtasteinheit 2 (Figur 2) zuge-

j wandt ist, innerhalb dieser Außenfläche 26 liegt.

\ 25 Dadurch lassen sich feine Metallspätie, die sich

j auf dieser Außenfläche 26 ansammeln, leichter durch

Abstreifen entfernen, da in Aon Randbereichen dieser Außenfläche 26 die magnetische Feldstärke zum Festhalten der Metallspäne nicht mehr ausreichend ist. 30

In Figur 6a, b ist in einem Längsschnitt und in einer Draufsicht ein Gehäuse i4d mit einem Klemmelement 15d dargestellt, in deseem Inneren ein Auswahlelement 9d angeordnet ist, das aus zwei

gegenpolig auf einer magnetische Platte 27 angeordneten Magneten 28 besteht, wodurch sich ein definierter Verlauf der magnetischen Feldlinien , zum exakten Ansteuern des Schaltmittels 10 ergibt. 5

Xn nicht gezeigter Weise kann im Gehäuse mit dem Klemmelement auch anstelle des Magneten das Schaltmittel in Form des Reedschalters angeordnet sein, während der Ma-^net in der Abtasteinheit vorgesehen ist. Bevorzugt besteht das Gehäuse lh mit dem Klemmelement 15 in einem Stück aus Kunststoff, in das das Auswahlelement 9 eingegossen ist.

Anstelle eines Reedschalters als Schaltmittel 10 kann auch eine Feldplatte Verwendung finden. Es können auch mehrere Auswahlelemente 9 jeweils einer Referenzmarke U zugeordnet seinj ebenfalle können auch induktive und kapazitive Auswahleleisente verwendet werden. ,

In nicht dargestellter Weise kann das Gehäuse mit dem Klemmelement auch aus durchsichtigem Material zur Aufnahme eines optischen Auswahlelements, insbesondere eines Spiegels, eines Prismas oder einer Lichtquelle, ausgebildet sein. Im Falle eines Spiegels oder eines Prismas als Auswahlelement sind auf der Abtasteinheit eine Lichtquelle und ein Photoempfänger angeordnet; beim Passieren de» Spiegele oder des Prismas fällt das Licht von der Lichtquelle über diese Auswahlelemente auf den Photoempfänger als Schaltmittel. Wenn das Auewahlelement aus einer Lichtquelle beeteht, fällt das Licht direkt auf den Photoempfänger al· Schaltmittel.

Die Erfindung let nicht auf eine lichtelektrieche Meßeinrichtung beschränkt, sondern auch bei magnetischen, induktiven und kapazitiven Meßeinrichtungen mit Erfolg einsetzbar· <

Die Erfindung ist sinngemäß auch bei absoluten Meßeinrichtungen (Codegebern) anwendbar, die Inkremental spuren aufweisen.

Claims

- 9 .
Ansprüche

1. Inkrementale Meßeinrichtung mit entlang der Teilung eines Maßstabs vorgesehenen Referenzmarken, die der Teilung absolut zugeordnet sind und an denen Im Zusammenwirken mit einer Abtastelnhelt reproduzierbare elektrische Impulse erzeugt werden, die einen elektronischen Zähler der Meßeinrichtung und/oder eine Steuereinrichtung beaufschlagen, wobei mindestens ein Auswahlelement auf dem Maßstab selbst oder in dessen unmittelbarer Nähe in Bewegungsrichtung der Abtasteinheit in einer Führung angeordnet ist, das jeweils einer Referenzmarke zur Herstellung eines Wirkzusammenhangs mit einem elektrischen Schaltmittel an der Abtasteinheit oder an einem Träger der Abtaateinheit zugeordnet werden kann, so daß eine oder mehrere Refe-

renzmarken ausgewählt und zur Wirkung gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Auswahlelement (9) in einem Gehäuse (1^) untergebracht ist, das wenigstens ein Klemmelement (15) zur Fixierung des Gehäuses (1*0 in der Führung (16) aufweist.

2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn-2|5 zeichnet, daß das Klemmelement (15) des Gehäuses (lh) als seitlicher Federarm am Gehäuse (1*0 ausgebildet ist.

3. Meßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gek*nnzeichnet, daß das Klemmelement (15) <ua freien

End· einen Torsprung (17) aufweint·

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k. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Auswahlelement (9) aus einem magnetischen, einem induktiven cder einem , kapazitiven Element besteht.

5. Meßeinrichtung nach Anspruch h_t dadurch gekennzeichnet, daß das Auswahlelement (9b) aus feinem Permanentmagneten besteht«

6. Meßeinrichtung nach Anspruch k_t dadurch .gekennzeichnet, daß das Auswahlelement (9d) aus zwei auf einer magnetischen Platte (27) gegenpolig angeordneten Magneten (28) besteht.

7· Meßeinrichtung nach den Ansprüchen 1 und k_t dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittefläche der magnetischen Feldlinien des Magneten (9) aus einer Außenfläche (26) des Gehäuses (14) innerhalb dieser Außenfläche (26) liegt.,

8. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (i6b) im Maßstab (ib) vorgesehen ist.

9* Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung in einem Träger für den Maßstab vorgesehen ist.

DO. Meßeinrichtung nach Anspruch 9» bei der der Träger für den Maßstab (1c) als ein Hohlprofil (20) zur Aufnahme des Maßstab.-*; (1c) ausgebildet 1st« dadurch gekennzeichnet» daß die Führung (16c) auf einer Außen- oder Innenseite des Hohl· profile (20) angeordnet ist·

11. Meßeinrichtung nach den Ansprüchen 8 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (16) durch eine Nut gebildet let. ,

12. Meßeinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (i6b) In einer Fläche (19) Ausnehmungen (18) zur Aufnahme des Vorsprunge (17) des Klemmelemente (15) des Gehäuses (1*0 aufweist.

13· Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (^k) und das Klemmelement (15) aus einem unm&gnetischen Material, Insbesondere aus Kunststoff bestehen.

^k, Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1¹O und das Klemmelement (15) aus einem Stück bestehen.

15* Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltmittel (1O) durch einen Reedschalter oder eine Feldplatte gebildet 1st.

16. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse aus einem durchsichtigen Material zur Aufnahme eines optischen Auswahlelements, insbesondere eines Spiegels, eines Prismas oder einer Lichtquell·« ausgebildet let·