INCREMENTAL LENGTH MEASURING DEVICE

Abstract: 1. Incremental position measuring device, in which the passing and direction of passing of a series of position marks which can move from an initial position, in relation to at least one sensor, can be detected by this sensor, and in which counting-in and counting-out pulses which can be triggered correspondingly by the sensor can be fed to a first up-down counting device, the counting capacity of which is matched to the total travel to be measured, and the start of counting of which corresponds to an initial position, with a synchronising signal which is capable of being triggered each time after a specified number of position marks by a reference position mark, and with the counting-in and counting-out pulses also capable of being fed to a second up-down counting device which counts cyclically, characterised in that the counting capacity of the second cyclically counting up-down counting device (Z2) corresponds to an integer divisor of the specified number of position marks between successive reference marks, and in that switching means (SP1, SP2, V; Figure 1) are provided for comparing the count of the second up-down counting device (Z2) with the respective time of the presence of each of the successive synchronising signals, and for determining a differential signal corresponding to the comparison result.

Description: Inkrementale Weqmesseinrichtunq Die Erfindung bezieht sich auf eine inkrementale Wegmesseinrichtung, bei der die Passage und Passagerichtung einer Folge von aus einer Ausgangsstellung heraus gegenüber mindestens einem Sensor bewegbaren Wegmarken durch diesen detektierbar ist, wobei demgemäss vom Sensor auslösbare Einund Auszählimpulse einer ersten Vorwärts-Rückwärts-Zähleinrichtung zuführbar sind, deren Zählvolumen dem zu messenden Gesamtweg angepasst ist und deren Zählbeginn mit einer Ausgangsstellung korrespondiert, wobei jeweils nach einer vorgegebenen Anzahl von Wegmarken durch eine Referenzwegmarke ein Synchronisiersignal auslösbar ist. Derartige Einrichtungen haben sich auf allen Gebieten des Maschinenbaus als robust und dabei nahezu jeden Anwendungsfall leicht anpassbar erwiesen (DE-OS 29 39 000). Es ist bei solchen Wegmesseinrichtungen jedoch möglich, dass beim Vorhandensein elektrischer Störer von diesen ausgelöste Störimpulse das Zählergebnis bleibend verfälschen. Wenn das Synchronisiersignal während eines zu erfassenden Weges einer Linear- oder Rotationsbewegung jedoch nicht nur einmal,sondern periodisch durch mehrere hintereinander angeordnete oder mindestens eine rotierende Wegmarke ausgelöst wird, ist es zum Eliminieren bleibender Verfälschungen möglich, bei Kenntnis der Anzahl der Wegmarken zwischen den aufeinanderfolgenden Synchronisiersignalen jeweils mit dem Auftreten eines Synchronisiersignals die Zähleinrichtung in eine definierte Ausgangsstellung zurückzusetzen. Die Dauer der Verfälschung ist damit zwar auf die Dauer einer Periode beschränkt, jedoch ist in diesem Fall die Kapazität der Wegmesseinrichtung jeweils auf den Abstand zwischen zwei Referenzwegmarken beschränkt, es sei denn, dass eine weitere Zähleinrichtung zum zusätzlichen Registrieren der Rücksetzvorgänge vorgesehen ist. Das Zusammenspiel zweier derartiger Zähleinrichtungen erfordert jedoch einen nicht unerheblichen technischen Aufwand, damit sichergestellt ist, dass es bei einer Überlappung des Rücksetzens mit einem Zählimpuls nicht zu Fehlzählungen kommt. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wegmesseinrichtung der eingangs genannten Gattung derart auszubilden, dass die Zähleinrichtung beim periodischen Auftreten von Referenzwegmarken inkremental den zu erfassenden Weg misst, ohne dass ein periodisches Rücksetzen der Zähleinrichtung erfolgt. Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst,dass die Ein- und Auszählimpulse auch einer zweiten, zyklisch zählenden Vorwärts-Rückwärts-Zähleinrichtung zuführbar sind, deren Zählvolumen einem natürlichen ganzen Bruchteil der vorgegebenen Anzahl von Wegiarken entspricht,und dass Schaltmittel zum Vergleichen des Zählerstandes der zweiten Vorwärts-Rückwärts-Zähleinrichtung zum jeweiligen Zeitpunkt des Vorliegens jeweils aufeinanderfolgender Synchronisiersignale und zum Ermitteln eines dem Vergleichsergebnis entsprechenden Differenzsignals vorgesehen sind. Für den Fall, dass beim Erfassen von Drehbewegungen handelsübliche dekadische Geber mit 1000, 2500 oder 5000 Impulsen zwischen den Referenzwegmarken vorgesehen sind, erweist es sich als zweckmässig, wenn die zweite Vorwärts-Rückwärts-Zähleinrichtung eine Kapazität von 10 Stellen aufweist. Für den Fall, dass handelsübliche duale Geber mit 1024, 2048 oder 4096 Impulsen zwischen den Referenzwegmarken vorgeshen sind, ist es günstig, wenn Zähler mit einem Zählvolumen von 16 Stellen zum Einsatz kommen. Eine erste vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass entsprechend dem Differenzsignal der Zählerstand der ersten Zähleinrichtung in einer dieser nachgeschalteten Verarbeitungseinrichtung korrigierbar ist. Dadurch kann auf eine fortlaufende Anzeige bzwr Protokollierung des Vergleichsergebnisses verzichtet werden. Für Testfälle, z.B. beim Inbetriebsetzen oder Warten der Wegmesseinrichtung, erweist es sich allerdings als vorteilhaft, wenn das Differenzsignal einer Anzeigeeinrichtung zur Darstellung des Vergleichsergebnisses zuführbar ist. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Dabei zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild der Wegmesseinrichtung, Fig. 2 Diagramme zum Veranschaulichen der Funktion der Einrichtung. Die Darstellung gemäss Fig. 1 zeigt einen entgegen dem Uhrzeigersinn rotierenden Geber G der Wegmesseinrichtung, der als Wegmarken gleichmässig über seinen Umfang verteilt Beeinflussungspunkte B1 bis B20 aufweist. Die Beeinflussungspunkte B1 bis B20 sind jeweils durch ausgefüllte Kreise symbolisiert. Ferner weist der Geber als Referenzwegmarke einen weiteren Beeinflussungspunkt BP am Ort des Beeinflussungspunktes B5 auf. Dieser Beeinflussungspunkt BP ist durch einen offenen Kreis symbolisiert. Die Beeinflussungspunkte B1 bis B20 wirken auf Sensoren S1 und S2 ein, die jeweils durch ein ausgefülltes Dreieck symbolisiert sind. Mit Hilfe eines von den Sensoren S1 und S2 angesteuerten Umsetzers U1 wird jeweils die Passage und die Passagerichtung eines der Beeinflussungspunkte Bl bis B20 gegenüber der Anordnung aus den Sensoren S1 und S2 detektiert und bei der jeweiligen Passage eines der Beeinflussungspunkte B1 bis B20 entgegen dem Uhrzeigersinn wird durch den Umsetzer U1 ein Impuls auf einer Leitung L1 ausgelöst,während bei einer Beeinflussung der Anordnung aus den Sensoren S1 und S2 durch einen der Beeinflussungspunkte B1 bis B20 im Uhrzeigersinn auf einer Leitung L2 ein Impuls ausgelöst wird. Es wäre auch möglich, anstelle der zwei Sensoren S1 und S2 nur einen einzigen Sensor zu verwenden, jedoch wäre dann der Geber G mit zwei gegeneinander versetzten Spuren von Beeinflussungspunkten zu versehen. Der Beeinflussungspunkt BP wirkt auf einen Sensor S3, ein, der durch ein offenes Dreieck symbolisiert ist. Nit Hilfe eines Umsetzers U2 wird die Passage des Beeinflussungspunktes BP gegenüber dem Sensor S3 durch einen Impuls auf einer Leitung L3 angezeigt. Die Impulse auf den Leitungen L1 und L2 werden einer Vorwärts-Rückwärts-Zähleinrichtung, im folgenden Zähler Z1 genannt, zugeführt, der je nachdem, ob ein Impuls auf der Leitung L1 oder der Leitung L2 vorliegt, fort- oder rückgeschaltet wird. Das Zählergebnis des Zählers Z1, das als nass für die ab einem durch Betätigen einer Taste T vorgegebenem Zeitpunkt tO erfassten Beeinflussungspunkte B1 bis B20 dient, wird einer Verarbeitungseinrichtung VE weitergemeldet. Dieses Ergebnis kann auch mit Hilfe einer numerischen Anzeigeeinrichtung A optisch dargestellt werden. Die Kapazität des Zählers Z1 ist dabei so gewählt, dass die betrieblich zu erwartende Anzahl von Beeinflussungen, d.h. Beeinflussungen der Sensoren S1 und 52 durch die Beeinflussungspunkte B1 bis B20 während des zu messenden Weges in der Regel eine grössere Anzahl von Umdrehungen des Gebers G - zuzüglich der höchsten zu erwartenden Anzahl additiv wirkender Störimpulse während der Zeitspanne zwischen zwei aufeinanderfolgenden Beeinflussungen des Sensors 33, mit Sicherheit nicht überschritten wird. Für den Fall, dass sehr grosse Wegstrecken zu messen sind, wobei dann die Kapazität des Zählers Z1 überschritten wird, ist es aber auch möglich, das Zählergebnis des Zählers Z1 zyklisch abzufragen und die erfassten Teilwege in der Verarbeitungseinrichtung VE zu addieren. Dabei muss während jeder Zählperiode des Zählers Z1 mindestens eine Abfrage erfolgen. Ferner muss in der Verarbeitungseinrichtung VE das Zählvolumen des Zählers Z1 bekannt sein. Die Impulse auf den Leitungen Ll und L2 gelangen ferner an eine zweite, zyklisch zählende Vorwärts-Rückwärts-Zähleinrichtung, im folgenden als Zähler Z2 bezeichnet. Das Zählvolumen des Zählers Z2 entspricht einem natürlichen ganzen Bruchteil der Anzahl von Wegmarken zwischen dem Auftreten der Synchronisiersignale, d.h. der Beeinflussungen des Sensors S3 durch den Beeinflussungspunkt BP. Bei zwanzig Beeinflussungspunkten B1 bis B20 und einem angenommenen Bruchteil 1/2 beträgt das Volumen des Zählers Z2 "zehn. Um äussere additiv wirkende Störimpulse sicher auswerten zu können, muss das Zählvolumen des Zählers Z2 grösser sein, als die höchste zu erwartende Anzahl additiv wirkender Störimpulse zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Synchronisiersignalen. Das Zählergebnis des Zählers Z2 wird einem Speicher SP1 gemeldet, der seinen Inhalt über ein Verzögerungsglied VG zeitverzögert an einen Speicher SP2 weitergibt, wobei die Verzögerungszeit auf jeden Fall kleiner als die kürzeste Zeitspanne zwischen zwei aufeinanderfolgenden Beeinflussungen ist. Damit steht im Speicher SP1 beim Auftreten eines Impulses auf der Leitung L3, d.h. eines Synchronisierimpulses durch Passage des Beeinflussungspunktes BP gegenüber dem Sensor S3, jeweils das aktuelle Zählergebnis und im Speicher SP2 das jeweils vorangegangene Zählergebnis beim Auftreten des vorangegangenen Impulses auf der Leitung L3. Zum Zeitpunkt des Auftretens eines Impulses auf der Leitung L3 wird ferner eine Vergleichseinrichtung V wirksamgeschaltet, die den Inhalt der Speicher SP1 und SP2 miteinander vergleicht und das Vergleichsergebnis über Leitungen L4 bzw L5 als positiven bzw. negativen Wert zum einen der Verarbeitungseinrichtung VE meldet, die dementsprechend das vom Zähler Z1 erhaltene Ergebnis korrigieren kann, und zum anderen der Anzeigeeinrichtung A meldet, die das Vergleichsergebnis unmittelbar anzeigen kann. Anstelle eines Übermittelns des Vergleichsergebnisses an die Verarbeitungseinrichtung VE wäre es auch möglich, wie durch gestrichelte Linien angedeutet, eine dem Vergleichsergebnis entsprechende Anzahl von Korrekturimpulsen dem Zähler Z1 zuzuführen, wobei jedoch sichergestellt sein müsste, dass die Korrekturimpulse nicht mit den Impulsen auf den Leitungen L1 und L2 kollidieren. In der Darstellung gemäss Fig.2 sind sechs Diagramme Dl bis D6 dargestellt, die Impulsverläufe und Zählergebnisse im Verlauf von drei Umdrehungen des Gebers G darstellen. Die Zeitmassstäbe der Diagramme D1 bis D6 sind gleich gewählt und alle Diagramme D1 bis D6 beginnen zu einem durch einen offenen Kreis dargestellten gleichen Zeitpunkt tO. An diesem Zeitpunkt erfolgt eine Beeinflussung des Sensors S3 durch den Beeinflussungspunkt BP. Der Geber G (Figur 1) rotiert entgegen dem Uhrzeigersinn mit konstanter Geschwindigkeit. Eine erneute Beeinflussung des Sensors S3 durch den Beeinflussungspunkt BP erfolgt zu den Zeiten t1, t2 und t3. Dies ist im Diagramm D1,das die Impulse auf der Leitung L3 zeigt, verdeutlicht. Da angenommen ist, dass der Geber G seine Drehrichtung nicht ändert, werden durch die 20 Beeinflussungspunkte B1 bis B20 vom Zeitpunkt tO bis zum Zeitpunkt t1 20 Impulse ausgelöst. Dies ist im linken Drittel vom Diagramm D2 dargestellt. Im Diagramm D4,das den Zählerstand des Zählers Z1 angibt, ist ersichtlich, dass der Zählerstand zum Zeitpunkt t1 "20" beträgt. Die Korrespondenz zwischen dem zweiten Impuls im Diagramm D1 zum Zeitpunkt tl mit dem erwähnten Zählerstand ist wie auch alle weiteren Korrespondenzen innerhalb der Diagramme Dl bis D6 jeweils durch eine gestrichelte Linie angedeutet. Während der Zähler Z1 aus einer Ausgangsstellung "O" heraus zum Zeitpunkt tO gestartet wird, besteht eine solche feste Zuorndung des Zählerstandes des Zählers Z2 mit dem Zeitpunkt tO nicht. Im Diagramm D5 ist der Zählerstand des Zählers Z2 gezeigt. Dieser bis 10 zählende Zähler Z2 möge beispielsweise zum Zeitpunkt tO bei "6" gestartet sein. Nach Auftreten von vier Impulsen auf der Leitung L1 - siehe Diagramm D2 - gelangt der Zähler Z2 daher wieder in seine Grundstellung, nach Auftreten von 14 Impulsen ebenfalls und nach Auftreten von 20 Impulsen bis zum Zeitpunkt t1 erreicht er wieder den Zählerstand "6". Ein Vergleich des Zählerstandes des Zählers Z2 zum Zeitpunkt tl mit demjenigen zum Zeitpunkt tO zeigt, dass in beiden Fällen ein gleicher Zählerstand vorliegt. Die Differenz der Zählerstände beträgt zum Zeitpunkt t1 also "O". Dies ist im Diagramm D6 verdeutlicht, welches das jeweilige Vergleichsergebnis zu den Zeiten tO, t1 und t2 sowie die Zeitpunkte, zu denen der Zähler Z2 den Zählerstand "O" einnimmt, zeigt. Wenn bis zum nächsten Auftreten einer Referenzwegmarke beispielsweise zwei Störimpulse, wie sie im Diagramme D3 dargestellt sind, auftreten, führt dies dazu, dass der Zähler Z1 zum Zeitpunkt t2 einen Zählerstand "42" erreicht hat. Der Zähler Z2 hat - bedingt durch die zwei zusätzlichen Störimpulsen - zum Zeitpunkt t2 nicht einen Zählerstand "6",sondern einen Zählerstand "8" erreicht. Ein zum Zeitpunkt t2 erfolgender Vergleich der Zählerstände des Zählers Z2 zum Zeitpunkte t2 und tl ergibt eine Differenz "+2". Damit ist die Anzahl der störend während der zweiten Umdrehung des Gebers G zwischen den Zeitpunkten tl und t2 in das System eingedrungenen Impulse detektiert und kann für die weitere Verarbeitung berücksichtigt werden. Sofern keine weiteren Störimpulse auftreten, wird während der nächsten Umdrehung des Gebers G vom Zeitpunkt t2 bis zum Zeitpunkt t3 der Zähler Z1 ein Zählergebnis "62" aufweisen, der Zähler Z2 ein Zählergebnis "8". Eine Differenzbildung der Zählergebnisse des Zählers Z2 zum Zeitpunkt t3 ergibt, dass am Zeitpunkt t3 der gleiche Zählerstand vorliegt wie am Zeitpunkt t2 und dass damit offensichtlich keine Störimpulse während der dritten Umdrehung des Gebers G in das System eingedrungen sind. 3 Patentansprüche 2 Figuren

Claims: Patentansprüche 1. Inkrementale Wegmesseinrichtung, bei der die Passage und Passagerichtung einer Folge von aus einer Ausgangsstellung heraus gegenüber mindestens einem Sensor bewegbaren Wegmarken durch diesen detektierbar ist, wobei demgemäss vom Sensor auslösbare Ein- und Auszählimpulse einer ersten Vorwärts-Rückwärts-Zähleinrichtung zuführbar sind, deren Zählvolumen dem zu messenden Gesamtweg angepasst ist und deren Zählbeginn mit einer Ausgangsstellung korrespondiert, wobei jeweils nach einer vorgegebenen Anzahl von Wegmarken durch eine Referenzwegmarke ein Synchronisiersignal auslösbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Ein- und Auszählimpulse (D2; Figur 2) auch einer zweiten, zyklisch zählenden Vorwärts Rückwärts-Zähleinrichtung (Z2; Figur 1) zuführbar sind, deren Zählvolumen einem natürlichen ganzen Bruchteil der vorgegebenen Anzahl von Wegmarken entspricht, und dass Schaltmittel (SP1, SP2, V; Figur 1) zum Vergleichen des Zählerständes der zweiten Vorwärts-Rückwärts-Zähleinrichtung (Z2) zum jeweiligen Zeitpunkt des Vorliegens jeweils aufeinanderfolgender Synchronisiersignale und zum Ermitteln eines dem Vergleichsergebnis entsprechenden Differenzsignals vorgesehen sind. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass entsprechend dem Differenzsignal der Zählerstand der ersten Zähleinrichtung (Z1; Figur 1) in einer dieser nachgeschalteten Verarbeitungseinrichtung (VE; Figur 1) korrigierbar ist. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Differenzsignal einer Anzeigeeinrichtung (A; Figur 1) zur Darstellung des Vergleichsergebnisses zuführbar ist.

Inventors: ROHRLE, JOSEF, DIPL.-ING., Röhrle, Josef, Dipl.-Ing.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1984
Main classification: G01D5
IPC codes: H03M1, G01D5, G01B21