DE8309161U1 - Inkrementale Längen- oder Winkelmeßeinrichtung - Google Patents
Inkrementale Längen- oder WinkelmeßeinrichtungInfo
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Description
• •«•I· · fl tt · t
- 1 DR. JOHANNES HEIDENHAIN GMBH 10. März I983
Inkrementale Längen- oder Winkelmeßeinrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf inkrementale Längenoder Winkelmeßeinrichtungen nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1·
Es sind Längen- und Wlnkelmeßeinrichtungen sowie
Verfahren zur Ermittlung von Bezugspositionen be·*· kannt, bei denen relativ zueinander bewegliche
Maschinen- oder Meßsystem-Bausteine aus einer Ausgangsposition bis zu einer Referenzmarke verfahren
werden, um den bis dort zurückgelegten Wert zu ermitteln und zu speichern, oder die Referenzmarke
zur Bezugsposition mit dem Wert "Null" zu erklären. Ein solches Verfahren ist mit einem inkrementalen
Längen- öder Winkelmeßsysten möglich, wie es in
der DE-PS 19 6k 38I beschrieben wird. Dieses Verfahren
erfordert aber eine ungehinderte Relativbeweglichkeit der zu messenden Objekte, da Bauteile
der Meßeinrichtung fest mit den zu messenden Objekten verbunden sind und gemeinsam mit
diesen bis zu einer Referenzmarke verstellt werden müssen·
Aus der DE-OS 16 73 887 ist ferner ein Meßsystem
bei einer Maschine bekannt, das bei auf dem Maschinenbett festgeklemmtem Maschinenschlitten
die Ermittlung einer Bezugsposition ermöglicht. » Als erstes muß dort der Schlitten in diejenige
Position gefahren werden, die später als Bezugsposition zu Null erklärt werden soll. Danach wird
der Schlitten auf dem Maschinenbett festgeklemmt. Anschließend wird die Abtastplatte relativ zum
Maßstab verfahren, bis eine Referenzmarke auftritt· Bei Erreichen der Referenzmarke wird der elektronische
Zähler der Meßeinrichtung auf Null gesetzt. Sodann kann die Klemmung für die Maschinenteile
wieder gelöst und der Schlitten in die gewünschte Position eingefahren werden. Die Lage der Referenzmarke
stellt also die Bezugsposition für die weiteren Arbeitegänge dar.
Die bekannten Verfahren zur Ermittlung einer als Ausgangslage definierten Bezugsposition - die vor
den eigentlichen Arbeitsgängen erfolgt - sind mit den beschriebenen inkrementalen Meßeinrichtungen
jedoch dann nicht mehr möglich, wenn bereits Arbeitsgänge erfolgt sind, und beispielsweise laufen-'
de Arbeitsgänge unterbrochen werden. Die Unterbrechung eines laufenden Arbeitsganges, beispielsweise
bei einem Handhabungsautomaten - im allgemeinen als Industrieroboter bezeichnet - ist durch
Stromausfall möglich. Der Roboter bleibt dann in seiner momentanen Position stehen; der auf seine
ursprüngliche Bezugsposition bezogene, nach dem Stand der Technik ermittelte Meßwert geht aber
durch den Stromausfall verloren, da auch die Mes sung unterbrochen wurde.
Zur Fortführung des unterbrochenen Arbeitsgänge«
müßte jedoch die Be^ugsposition bekannt sein. Eine
Rückbewegung des Roboters aus seiner Momentanposition in die ursprüngliche Ausgangslage scheidet
aber in der Regel aus, weil beispielsweise gerade ein Werkzeug im Eingriff ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Meßeinrichtung zu schaffen, die die Nachteile
der bekannten Vorrichtungen beseitigt, und es ermöglicht, nach Verlust der Lage-Information in
unbekannten Momentanpositionen ohne Bewegung der zu messenden Objekte eine Bezugsposition zu
reproduzieren.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Mit Hilfe von Zeichnungen soll anhand eines Ausführungsbeispieles die Erfindung näher erläutert
werden.
Es zeigen
Figur 1 ein Winkelmeßgerät in Schnittdarstellung, 30
Figur 2 Ansicht eines Ausschnittes aus einem Markierungsträgerkörper»
einer Maßverkörperung und Figur h Ansicht einer Abtaatplatte.
weist ein Gehäuse 1 auf, das im Gehäuse eines nicht dargestellten Industrieroboters befestigt ist« Ein·
im Gehäuse 1 drehbar gelagerte Welle 2 ragt in das Gehäuse 1 hinein und trägt dort eine Scheibe 3 mit
einer Inkrementalteilung k in Form eines Gitters·
Die Inkrementalteilung k wird lichtelektrisch ab-,
getastet.
gelagert. Die Scheibe 5 trägt konzentrisch ebenfalls eine Inkrementalteilung 6. Die weiteren Mar·
kiorangen auf den Scheiben 3 und 5 werden bei der Beschreibung der Figuren 2 bis k erläutert. Eine
Abtasteinrichtung 7 weist eine Abtastplatte 8 auf,
die Markierungen in Form von Abtastfeldern 9 und\
10 trägt. Des weiteren besteht die Abtasteinrichtung aus einer Beleuchtung 11, einem Kondensor 12
und Fotosensoren 13, die auf einer Platte 14 angeordnet sind. Bei Rotation der Welle 2 dreht sich
die Scheibe 3 mit und die Inkrementalteilung k bewegt sich über die Abtastfelder 9, die auch eine
der Inkrementalteilung h entsprechende Gitterteilung haben. Der von der Beleuchtung 11 ausgehende Lichtstrom wird durch die relativ zueinan-
der bewegten Gitter moduliert und fällt auf die Fotosensoren 13, die ihn in Strom umwandeln und
einer bekannten, nicht dargestellten Auswerteeinrichtung zuführen. Aus den von den Fotosensoren
gelieferten Signalen werden Impulse geformt. Die
gezählten Impulse stehen am Zählerausgang als Heßwert in digitaler Form zur Verfügung·
• t · 9
In den Figuren 2 bis 4 werden ein Ausschnitt eines
Trägerkörpers 5» ein Ausschnitt einer MaßVerkörperung - die durch eine Teilscheibe 3 gebildet
wird - und eine Abtastplatte 8 gezeigt, die ver-&eegr;
schiedene Markierungen tragen«
Der in Figur 2 dargestellte Trägerkörper 5 weist mehrere Markierungsspuren auf,, von denen eine mit
einer Inkrementalteilung 6 versehen ist. In der
äußeren Spur sind Markierungen 15 angeordnet, die
zusammen mit einer Markierung 16 auf der Abtastplatte 8 (Figur h) zu Steuerzwecken dienen, wenn
die Meßeinrichtung in eine noch zu erläuternde Betriebsart - nämlich das Gewinnen oder Reproduzieren
einer Bezugsposition - überführt wird, !.'eitere
Markierungen 17 dienen zum Abtasten von Referenzmarken Ro...Rn, die auf der Teilscheibe 3 in absoluter Zuordnung zum Teilungsnullpunkt der Inkremental teilung h festgelegt sind. Die absolute
Position der einzelnen Referenzmarken Ro...Rn \
wird durch Codemarken Co..«Cn gekennzeichnet, die die Absolutposition der zugehörigen Referenzmarke
Ro...Rn als codierte Information, beispielsweise als sogenannten Barcode enthält. Die Markierungen
Co...Cn werden mit Hilfe von Markierungen 18 abgelesen, die sich auf der inneren Spur des Trägerkörpers 5 befinden.
Die Teilscheibe 3 ist auf der Welle 2 befestigt und mit dieser drehbar im Gehäuse 1 gelagert. Die
Abtastplatte 8 ist als Bestandteil der Abtasteinrichtung 7 ortsfest im Gehäuse 1 angeordnet. Auf
der Volle 2 ist ferner der Trägerkörper 5 angeordnet, konzentrisch zur Teilscheibe 3, jedoch
relativ zu dieser drehbar. Mittels oinee Motors M,
der über ein Zahnriemengetriebe G den Trägerkörper
5 in ständige Rotation versetzt» ist der
Trägerkörper 5 unabhängig von der Drehung der Wel le 2 und damit von der Teilscheibe 3 drehbar.
Wird der Trägerkörper 5 gedreht, wird die Inkremental
teilung 6 des Trägerkörpers 5 über die Abtastfelder
10 bewegt und der von der Beleuchtung 11 ausgesandte Lichtstrom fällt moduliert auf einen
der Fotosensoren 13. Im normalen Meßbetrieb wird der Strom dieses betreffenden Fotosensors jedoch
nicht ausgewertet. In gleicher Weise wird durch einen der Fotosensoren 13 jedesmal ein Signal erzeugt
, wenn eine der Markierungen 15 über das Abtastfeld 16 oder eine der Markierungen 17 bzw. 18
über eine der Referenzmarken Ro...Rn bzw. über die Codemarken Co...Cn bewegt wird. Auch diese Signale
werden im normalen Meßbetrieb nicht ausgewertet. Im normalen Meßbetrieb werden nur die Signale au^-
gewertet, die bei Drehung der Welle 2 und der Teilscheibe 3 gegenüber dem Gehäuse 1 durch die Lichtmodulation
an der Inkrementalteilung k und der zugehörigen
Abtastfelder 9 von den zugehörigen Fotosensoren erzeugt werden.
Bei inkrementalen Meßeinrichtung ist es jedoch von großer Bedeutung, zu Beginn Qiner Messung
eine Bezugsposition zu bestimmen, die als Ausgangs· basis für die Messungen dient, und die auch nach
Störfällen wieder reproduziert werden kann.
Es wird davon ausgegangen, daß sich vor Beginn einer Messung oder auch im Störfall - bei dem ja
•en· 9 · · - e· ·
bekanntlich bei inkrementalen Meßeinrichtungen der Meßwert verloren geht - die relativ zu einander beweglichen zu messenden Objekte im Stillstand befinden. &igr;
Position, in der die Lage ihres Teilungsnullpunktes relativ zum Gehäuse 1, also auch zur Abtat iplatte 8 nicht bekannt ist.
momentane Lage bestimmt werden. Dazu wird in bekannter und daher nicht näher bezeichneten Weise
ein Zähler in der Auewerteeinrichtung auf Null
oder auf einen vorgegebenen anderen Zahlenwert
eingestellt, und gleichzeitig die Eichbetriebsart eingeschaltet. Der vom Motor M angetriebene Trägerkörper 5 rotiert dabei wie bereits beschrieben,
da er ja unabhängig von der Relativbewegung von
Teilscheibe 3 und Gehäuse 1 ist. Eine der Mar- \
kierungen 15 auf dem rotierenden Trägerkörper
überstreicht dann nach kurzer Zeit das Abtastfeld "\6 auf der ortsfesten Abtastplatte 8, wodurch
in einem der Fotosensoren 13 ein Signal erzeugt
wird, das in der Eichbetriebsart den nicht dargestellten Zähler ansteuert und ihn startet. Von
diesem Moment an werden die Signale, die von der Teilung 6 und den Abtastfaldern 10 erzeugt
werden, als Zählimpulse ausgewertet und gezählt.
Es werden also die Teilungsinkremente gezählt, die bei der Rotation des Trägerkörpers 5 gegenüber der Abtastplatte 8 überstrichen werden.
· · «&bgr; &agr;
Nach dem Zählerstart überfährt die Markierung 77
irgendwann die nächste Referenzmarke Ri, und die Markierung 18 liest dabei die zugehörige Code- ,
marke Ci ab* Xm Moment des Überfahrens der Referenzmarke Rl wird durch ein Signal des zugehörigen
Fotosensors der Zähler gestoppt« Der Zählar ent·
hält Jetzt als Meßwert den Winkelweg, den der Trägerkörper 5 vom Zählersts-rt bis zum Zälilerstopp zurückgelegt hat. Die Markierung 18 hat da-
bei den absoluten Positionswert aus der Codemarke Ci abgelesen, die zu der Referenzmarke Ri gehört,
die den Zähler gestoppt hat. Dieser absolute Positionswert wird nun in die Auswerteeinrichtung eingespeist und dem Meßwert des Zählers überlagert.
In der Auswerteeinrichtung steht nun der absolute Positionswert an. den die Teilscheibe 3 zum Gehäuse 1 momentan einnimmt. Damit ist der Eichvorgang beendet. Der Zähler kann nun wieder mit den
Zählimpulsen gespeist werden, die bei der Drehung
der Teilscheibe 3 durch die Teilung k und die Abtästfelder 9 erzeugt werden.
Kommt es zu Störungen, so kann sinngemäß der vor»
beschriebene Eichvorgang wiederholt werden, auch wenn die Teilscheibe 3 nicht aus ihrer Momentan
ptsition heraus bewegt werden kann, weil beispielsweise gerade ein Werkzeug im Eingriff ist. wenn
die Störung auftritt.
Markierung 15 mit dem AbtastfeLd 16 der Zähler gestartet, die Inkremente, die von der Inkrementalteilung 6 über den Abtastfeidern 10 zurückgaJ.o£t
werden, werden gezählt, bi« bei Koinzidenz der
Markierung 17 mit der nächsten, auf den Zählerstartvorgang folgenden Referenzmarke R der Zähler
wieder gestoppt wird, wobei gleichzeitig die Markierung 18 die Codemarke C. abtastet und dieser
absolute Position&wert der Referenzmarke R. in
der Auewerteeinrichtung dem gezählten Meßwert überlagert wird.
Damit liegt wieder der absolute Positionswert fest, der die momentane Lage des Teilungsnullpunktes der Teilscheibe 3 zum Gehäuse 1 darstellt.
Bei der Beschreibung des Eichvorganges wurde angenommen, daß die Welle 2 mit der Teilscheibe 3
stillsteht. Dies ist aber nicht Bedingung* Vorausgesetzt werden muß allerdings, daß der Trägerkörper 5 bei der Eichung schneller dreht, als die
Teilscheibe 3· Die Bezugswertübernahme erfolgt in
dem Augenblick, in dem die Markierung 17 die Refe
renzmarke Ri überfährt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Markierungen 15, 16, 17 und die Referenzmarken Ro...Rn aus einer
Folge von unregelmäßig verteilten Markierungsstrichen zusammengesetzt sind, so daß die zusammengefaßten
Markierungsstriche jeweils eine Markierung bilden.
Es versteht sich, daß die Erfindung weder auf dl*
gezeigte Winkelmeßeinrichtung noch auf optoelektronische Abtastprinzipien beschränkt ist.
Claims (1)
- • · at · · &igr; •••a · t ■ r ·■ a ■#.a a a · a &igr;- 10 -Ansprüche1· Xnkrementale Längen- oder Winkelmeßeinrichtung mit einer Maßverkörperung, die Markierungen in Form einer Jnkrementalteilung und wenigstens einer zum Teilungsnullpunkt absolut festliegenden Referenzmarke aufweist, einer Abtasteinrichtung mit einer Abtastplatte, die Abtastfelder zum Abtasten von Markierungen trägt und einer Auswerteeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Trägerkörper (5) mit abtastbaren Markierungen (6, 15, 17, 18) vorgesehen ist, der sowohl zur Maßverkörperung (3) al &tgr; auch zur Abtasteinrichtung (7) relativ beweglich ist und dessen Markierungen (6, 15, 17, 18) mit den Markierungen (Ro...Rn, Co...Cn) der Maßverkörperung (3) und/oder den Abt^atfeldern (10, 16) der Abtastplatte (8) in Koinzidenz bringbar sind, und daß bei Koinzidenz der verschiedenen Markierungen und Abtastfeldern Steuervorgänge wie Zählerstart, Inkremental zählung und Zählerstopp in der Auswerteeinrich- tung auslösbar sind.2. Inkremental &bgr; Winkelmeßeinr.1. chtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper(5) ein konzentrisch zur Teilscheibe (3) gelagerter, ständig rotierender Trägerkörr-er (5) ist, der eine Inkrementalteilung (6), eine Markierung (15) zum Zählerstart, eine Markierung (17) zum Zahlerstopp und ein Codemarken-Abtastfeld (18) aufweist.3· Inkremental«» Vinkelmeß einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilscheibe (3) außer der Inkrementalteilung (k) eine konzentrisch angeordnete Spur mit 2n Referenzmarken (Ro...Rn) sowie eine weitere konzentrisch angeordnete Spur mit 2 t den Referenzmarken (Ro...Rn) zugeordneten Codemarken (Co...Cn) aufweist, wobei die Codem^rken (Cc...Cn) &agr;&idigr;&thgr; absoluten Lagewerte der zugehörigen Referenzmarken (Ro...Rn) in verschlüs selter Form enthalten.4. Inkremental&bgr; Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungen (15# 1^, 17t (Ro...Rn)) aus einer Folge von unregelmäßig verteilten Markierungen zusammengesetzt sind.5· Inkremental Winkelmeßeinrichtung nach* An- * spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (5) durch einen Motor (M) mit Getriebe (G) angetrieben ist«6. Inkremental&bgr; Vinkelmeßeinrichtung nach Anspruch 5t dadurch gekennzeichnet, daß das Ge triebe (G) ein Zahnriemengetriebe ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE8309161U DE8309161U1 (de) | 1983-03-26 | 1983-03-26 | Inkrementale Längen- oder Winkelmeßeinrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
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DE8309161U DE8309161U1 (de) | 1983-03-26 | 1983-03-26 | Inkrementale Längen- oder Winkelmeßeinrichtung |
Publications (1)
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---|---|
DE8309161U1 true DE8309161U1 (de) | 1988-09-15 |
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ID=6751697
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE8309161U Expired DE8309161U1 (de) | 1983-03-26 | 1983-03-26 | Inkrementale Längen- oder Winkelmeßeinrichtung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE8309161U1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1770372A2 (de) * | 2005-10-01 | 2007-04-04 | Dr. Johannes Heidenhain GmbH | Positionsmesseinrichtung |
-
1983
- 1983-03-26 DE DE8309161U patent/DE8309161U1/de not_active Expired
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1770372A2 (de) * | 2005-10-01 | 2007-04-04 | Dr. Johannes Heidenhain GmbH | Positionsmesseinrichtung |
EP1770372A3 (de) * | 2005-10-01 | 2012-01-04 | Dr. Johannes Heidenhain GmbH | Positionsmesseinrichtung |
US8618466B2 (en) | 2005-10-01 | 2013-12-31 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Position-measuring device having a first measuring standard and at least two multiturn code disks |
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