LENGTH OF WAY MEASURING DEVICE

Abstract: 1. Path measuring device with a scale unit (1, 13, 14) and a sensing device (2, 23, 24) movable relative to the scale unit for sensing the scale unit, which comprises a scale track as a measuring graduation and at least one further scale track (7, 73, 74) with at least one reference mark (5, 53, 54) as reference mark track, as well as a processing device connected to the sensing device and switching means in the vicinity of the reference mark, wherein a reference signal (R) is generated by means of the reference mark track, which has, on sensing the reference mark, a sharp signal peak (RJ) relative to the base level as reference pulse, and so that the base level of the reference signal is so controlled with the aid of the switching means at the reference mark in cooperation with a reference mark reading element (6) on the sensing device that the signal level (A) of the base level on one side of the reference pulse is markedly different from the signal level (B) of the base level on the other side of the reference pulse, characterized in that the switching means are formed by a cam (73) and a micro-switch (83) or a reed switch (84) and a magnetic strip (74).

Description: Wegmesseinrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Wegmesseinrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Wegmesseinrichtungen sind als Längenoder Winkelmesseinrichtungen aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. So ist beispielsweise in der DE-AS 25 40 412 ein inkrementales Messsystem beschrieben, das eine Reihe von Referenzmarken aufweist. Mittels eines Schaltelementes kann aus der Vielzahl von Referenzmarken eine beliebige Anzahl ausgewählt werden. Aus den DE-PS 31 44 334 und DE-PS 30 39 483 ist es darüber hinaus bekannt, den Referenzmarken eine individuelle Kodierung als Identifizierungsmerkmal zuzuordnen. Dass darüber hinaus in der Patentliteratur noch eine Reihe weiterer Wegmesseinrichtungen mit Referenzmarken beschrieben werden, sei hier nur der Vollständigkeit halber erwähnt. Alle diese Wegmesseinrichtungen mit Referenzmarken ermöglichen es jedoch nicht, zu erkennen, ob sich die Abtasteinrichtung auf der einen oder der anderen Seite, d.h. links oder rechts von der jeweiligen Referenzmarke befindet. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Wegmesseinrichtung so auszubilden, dass von der Auswerteeinrichtung erkannt werden kann, ob sich die Abtasteinrichtung links oder rechts von einer Referenzmarke befindet. Diese Aufgabe wird von einer Wegmesseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die besonderen Vorteile einer derart ausgestalteten Wegmesseinrichtung liegen darin, dass zur Wiedergewinnung einer Bezugsposition nach beliebigen Unterbrechungen des Mess- bzw. Arbeitsvorganges die nächste Referenzmarke sofort in der richtigen Richtung angefahren werden kann, da ja bekannt ist, auf welcher Seite der Referenzmarke man sich befindet. Diese Kenntnis ist auch für die Sicherheit an der Maschine von sehr grossem Vorteil, vor allem, wenn sich jeweils in den Endbereichen der Massverkörperung Referenzmarken befinden, wie das sehr häufig der Fall ist. Nach Arbeitsunterbrechungen kann die Bedienungsperson oder auch die numerische Steuerung der Maschine sofort erkennen, in welche Richtung der Maschinenschlitten verfahren werden muss, um die nächste Referenzmarke zu überfahren und so die Bezugsposition zu reproduzieren. Mit Hilfe der Zeichnungen soll anhand von Ausführungsbeispielen die Erfindung noch näher erläutert werden Es zeigt Figur 1 einen MaBverkörperungsausschnitt mit zugehöriger Abtasteinrichtung in der Draufsicht; Figur 2 einen typischen Verlauf eines Re ferenzsignalst Figur 3 eine schematisierte Wegmesseinrich- tung in Seitenansicht; Figur 4 eine Variante einer Wegmesseinrich tung in Seitenansicht. In Figur 1 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit ein Ausschnitt einer inkrementalen Massverkörperung 1 und eine zugehörige Abtasteinrichtung 2 stark vereinfacht und nebeneinander angeordnet dargestellt. Im praktischen Messbetrieb liegt jedoch die Abtasteinrichtung 2 in geringem Abstand über der MaBver- körperung 1 und tastet diese ab, indem die Abtastfelder 3 die Inkremente 4 in MeBrichtung überstreichen, wodurch die Strahlung einer nicht gezeigten Lichtquelle moduliert und von nicht dargestellten Fotoelementen in periodische Abtastsignale umgewandelt wird. Dieses Prinzip ist hinreichend bekannt, hier soll daher nicht näher darauf eingegangen werden. Neben der Skalenspur mit den Inkrementen 4 trägt die Massverkörperung 1 noch eine nicht näher bezeichnete Spur mit einer Referenzmarke 5, der auf der Abtasteinrichtung 2 ein eigenes Referenzmarken-Leseelement 6 zugeordnet ist. Selbstverständlich ist auch dem Referenzmarken-Leseelement 6 ein Fotoelement nachgeordnet, das den modulierten Lichtstrom in einen Referenzimpuls umwandelt. Auch das muss hier nicht mehr näher beschrieben werden, denn die Erzeugung von Referenzimpulsen ist bereits aus der DE-OS 18 14 785 bekannt. Auf der Massverkörperung 1 ist jedoch noch eine weitere Spur 7 vorgesehen, die von einem separaten Abtastfeld 8 der Abtasteinrichtung 2 abgetastet wird. Die Spur 7 verlAuft parallel zu der Skalenspur mit den Inkrementen 4. In der Nähe der Referenzmarke 5 wechselt ihr optisches Verhalten von transparent nach opak, oder von reflektierend nach absorbierend, oder aber auch von nichttransparent nach teildurchlässig. Ein Bereich der Spur 7, hier der lichtdurchlässige Teil, ist mit 7a bezeichnet. Rechts von der Referenzmarke 5 ist ein Bereich lichtundurchlässig und mit 7b bezeichnet. Dem der Spur 7 zugeordneten Abtastfeld 8 ist ebenfalls ein nicht dargestelltes Fotoelement nachgeordnet, das durch die Gestaltung der Spur 7 auf einer Seite der Referenzmarke 5 beleuchtet wird, und auf der anderen Seite der Referenzmarke 5 nicht beleuchtet wird. Da das Fotoelement für die Referenzmarke 5 und das Fotoelement für die Spur 7 elektrisch zusammengeschaltet sind, ergibt sich im Zusammenwirken des Referenzmarken-Leseelementes 6 mit dem Abtastfeld 8 ein Signalverlauf, wie er in Figur 2 dargestellt ist. Solange sich das Referenzmarken-Leseelement 6 und das Abtastfeld 8 links von der Referenzmarke 5 befinden, wird durch die Spur 7a das Abtastfeld 8 beleuchtet, und es wird demyemäss ein Referenzsignal R mit dem Pegel A erzeugt. Im weiteren Verlauf der Abtastbewegung in Messrichtung von links nach rechts wird die Referenzmarke 5 von ihrem Referenzmarken-Lesefeld 6. vollständig überfahren und es entsteht ein Referenzimpuls RJ. Anschliessend gelangt das Abtastfeld 8 in den nicht lichtdurchlässigen Bereich 7b der Spur 7, so dass das dem Abtastfeld 8 zugeordnete Fotoelement nicht beleuchtet wird, und sich ein Signalpegel B am Referenzsignal R einstellt. Aus den unterschiedlichen Signalpegeln A und B des Referenzsignales R ist also für die Auswerteeinrichtung, die Teil einer numerischen Positionsanzeige oder Steuerung sein kann, erkennbar, ob die Abtasteinrichtung 2 sich rechts oder links von der Referenzmarke 5 befindet. Diese Erkennung der Position der Abtasteinrichtung 2 relativ zur Referenzmarke 5 ist auch durch andere Schaltmittel als die beschriebenen lichtelektrisch arbeitenden Schaltelemente realisierbar Eine in Figur 3 gezeigte Längenmesseinrichtung L trägt in einem Hohlprofil 0 eine Massverkörperung 13. In einem Gehäuse G ist die Abtasteinrichtung 23 angeordnet und relativ zum Hohlprofil O in Messrichtung verschiebbar. Eine angedeutete Referenzmarke 53 wird vom nicht dargestellten Referenzmarken-Leseelement in vorbeschriebener Weise abgetastet. Ein Mikroschalter 83 übernimmt bei dieser Ausführungsform die Funktion des Abtastfeldes 8 gemäss Figur 1. Dazu ist am Gehäuse G der Abtasteinrichtung 23 ein Schaltnocken 73 mit den Bereichen 73a und 73b angeordnet. Befindet sich die Abtasteinrichtung 23 rechts von der Referenzmarke 53, so ist der Mikroschalter 83 geöffnet; befindet sie sich links von der Referenzmarke 53, so ist er geschlossen, und dem Referenzsignal wird ein Signal zugeschaltet, was durch die Kabelverbindung 9 zwischen der Abtasteinrichtung 23 und dem Mikroschalter 83 angedeutet wird. In Figur 4 wird eine weitere Variante einer Längenmesseinrichtung gezeigt. Die bau31eichen Elemente sind mit dem Index "4" gekennzeichnet, es sollen hier nur die abweichenden Massnahmen erläutert werden. Im Gehäuse G4 für die Abtasteinrichtung 24 ist ein sogenannter Reedschalter 84 angeordnet, der magnetisch beeinflussbar ist. Am Hohlprofil 04 ist im Einflussbereich des Reedschalters 84 als Schaltelement eine Magnetleiste 74a angebracht. Die Magnetleiste 74a reicht auf einer Seite bis in die Nähe der Referenzmarke 54. Befindet sich nun die Abtasteinrichtung 24 links von der Referenzmarke 53, so wird der Reedschalter 84 durch die Wirkung der Magnetleiste 74a geschlossen und dem vorbeschriebenen hier aber nicht gezeigten Referenzmarken-Leseelement wird wieder ein Signal zugeschaltet. Auf der anderen Seite der Referenzmarke 54 öffnet sich der Reedschalter 84 wieder, da im Bereich 74b keinerlei Magnetkräfte auf ihn einwirken. Auf diese Weise werden auch bei dieser Aus führungsform beiderseits der Referenzmarke 54 unterschiedliche Signalpegel erzeugt. Die zur Figur 1 beschriebene Spur zur Beleuchtung des Abtastfeldes kann auch durch eine beliebige Beleuchtung ersetzt werden, die auf einer Seite der Referenzmarke durch eine Blende abgeschattet wird. Ebenso ist es möglich, dem Reedschalter an der Abtasteinrichtung einen Magneten zuzuordnen, und durch ein Blech auf einer Seite der Referenzmarke, das zwischen Magnet und Reedschalter greift, einen magnetischen Kurzschluss zu erzeugen, so dass der Reedschalter öffnet. Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, dass es völlig ins Belieben des Fachmannes gestellt bleibt, ob er rechts von der Referenzmarke einen niedrigen und links einen hohen Signalpegel vorsieht. Ebenso kann das ganze Referenzsignal invertiert werden. Diese Bedingungen richten sich nach dem gewünschten Anwendungsfall und demgemäss nach den Polaritäten der ausgewählten elektrischen Bauelemente, die zur Realisierung der Erfindung benutzt werden. Die Erfindung ist sowohl bei Lngen- als auch bei Winkelmesseinrichtungen realisierbar, wobei es gleichgültig ist, welches physikalische Abtastprinzip verwendet wird.

Claims: Ansprüche 1. Wegmesseinrichtung mit einer Massverkörperung und einer relativ zur Massverkörperung beweg baren Abtasteinrichtung zur Abtastung der Mass verkörperung, welche eine Skalenspur als Mess teilung und wenigstens eine weitere Skalenspur mit wenigstens einer Referenzmarke als Referenz markenspur aufweist, sowie mit einer mit der Ab tasteinrichtung in Verbindung stehenden Auswerte einrichtung und Schaltmitteln in der Nähe der Referenzmarke, wobei mittels der Referenzmarken spur ein Referenzsignal erzeugt wird, das beim Abtasten der Referenzmarke als Referenzimpuls eine scharfe Signalspitze gegenüber dem Grund pegel aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundpegel (A,B) des Referenzsignals (R) mit Hilfe der Schaltmittel (7,73,74; ;8,83,84) an der Referenzmarke (5,53,54) im Zusammenwirken mit einem Referenzmarken-Leseelement(6) an der Ab tasteinrichtung (2,23,24) so gesteuert wird, dass sich die Signalhöhe des Grundpegels (A) auf einer Seite des Referenzimpulses (RJ) merk lich von der Signalhöhe des Grundpegels (B) auf der anderen Seite des Referenzimpulses (RJ) unterscheidet. 2. Wegmesseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass die Schaltmittel (7,73,74; 8,83,84) in Abhängigkeit von der Stellung der Abtasteinrichtung (2) zur Referenzmarke (5) das Referenzmarken-Leseelement (6) mit signalen beaufschlagen, die rechts bzw. links von dem Referenzimpuls (RJ) merklich unterschiedliche Signalhöhen (A bzw. B) aufweisen. 3.. Wegmesseinrichtung nach Anspruch 1 und 2, da- durch gekennzeichnet, dass die Schaltmittel durch eine zusätzliche Spur {7) auf der Mass- verkörperung (1) und ein korrespondierendes Ab tastfeld (8) an der Abtasteinrichtung (2) ge bildet werden. 4. Wegmesseinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daS' die Schaltmittel durch einen Nocken (73) an der Abtasteinrichtung (23} und einen Mikroschalter (83) am Hohlprofil (0) ge bildet werden. 5. Wegmesseinrichtung nach Anspruch 1 und 2; dadurch gekennzeichnet, dass dle Schaltaittel durch einen Reedschalter (84) an der Abtasteinrichtung (24) und eine Magnetleiste (74) am Hohlprofil (04) gebildet werden.

Inventors: NELLE, GUENTHER, DR. ING., Nelle, Günther, Dr. Ing.
Applicants: DR. JOHANNES HEIDENHAIN GMBH
Application year: 1986
Main classification: G01D5
IPC codes: G01D5