DE6924328U - Messeinrichtung. - Google Patents

Description

/Meßeinrichtung**^?

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Erzeugen einer langgestreckten, sich in Abhängigkeit vom zurückgelegten Weg stetig ändernden Signalkurve zur Längen— oder Winkelmessung unter Zuhilfenahme einer Strichteilung und einer der Strichteilung vorgelagerten Abtasteinrichtung.

Es ist bekannt, zum Erzeugen einer sich kontinuierlich ändernden Signalkurve einen beleuchteten Spalt vorzusehen, der mittels eines gleich großen Abtastspaltes der nachge— schalteten Abtastvorrichtung abgetastet wird. Nachteilig bei Anordnungen mit einem rechteckförmigen Einzelspalt ist, daß zum Erzeugen einer sehr flachen Signalkurve eine große Baulänge erforderlich wird. Aus diesem Grunde ist es auch nicht möglich, beliebig langgestreckte Signalkurven zu erzeugen. Auch muß bei diesen Anordnungen der in der Abtastvorrichtung vorgesehene lichtelektrische Aufnehmer so groß sein, wie der davor liegende Abtastspalt, was bei großen Abtastspalten besonders störend ist. Es ist nämlich im Hinblick auf den lichtelek^J mischen Aufnehmer nicht möglich, beliebig große Abta? tspalte vorzusehen. Großflächige lichtelektrische Aufnehmer sind außerdem teuer und auch mit bekannten technischen Mängeln behaftet.

Zur Vermeidung obiger Nachteile wäre eine Anordnung denkbar, bei der anstelle des rechteckigen Einzelspaltes ein transparenter, dreieckförmiger Spalt in einem nichttrans— parenten Trägerkörper vorgesehen ist. Der dreieckförmige Spalt könnte mittels eines Abtastspaltes abgetastet werden, dessen Ausdehnung ir seiner Verschieberichtung nur ein

Bruchteil der Ausdehnung des langgestreckten dreieckförmi— gen Spaltes sein brauchte.

Mit Anordnungen dieser Art könnten beliebig langgestreckte Signalkurven erzeugt werden, Jedoch ist die Herstellung solcher dreieckförmiger Spalte mit der entsprechenden Genauigkeit schwierig und aufwendig. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn bei Kreisteilungen der Dreieckspalt in einen krummlinig begrenzten Spalt ausartet. Ferner muß, auch bei geradlinigen Teilungsausführungen, die Ausdehnung des Ab— tastspaltes quer zur Verschieberichtung größer als der abzutastende Dreieckspalt an seiner breitesten Stelle sein. Dies kann insbesondere dann, wenn mehrere nebeneinander liegende Spuren wegen Platzmangel dicht gedrängt angeordnet sind, zu Schwierigkeiten bei der Abtastung führen.

Die Erfindung will diesen Nachteilen begegnen und eine Meßeinrichtung der eingangs genannten Art schaffen, deren Teilung verhältnismäßig leicht sowie mit großer Genauigkeit hergestellt werd' ι kann und die darüberhinaus bei günstiger Baulänge die Erzeugung beliebig langgestreckter Signalkurven ermöglichen soll, ohne daß die Signalkurve von Führungsfehlem der Abtastvorrichtung beeinflußt werden kann. Die Abtastung soll auch dann in einfacher und betriebssicherer Weise möglich sein, wenn mehrere Teilungsspuren in unmittelbarer Nachbarschaft dicht nebeneinander angeordnet sind.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß die Strichteilung eine Gitterteilung mit zu— und abnehmendem Strich—/Lückenverhältnis ist.

Weitere Merkmale der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, in der eine mögliche Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist.

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In der Zeichnung zeigt

Figur 1 eine nach der Erfindung gestaltete Teilung zum Erzeugen langgestreckter Signalkurven,

Figur 2 die Abtastplatte für die erfindungsgemäße Teilung, Figur 3 <3ie sich an der erfindungsgemäßen Teilung ergebende

Signalkurve,
Figur 4- die erfindungsgemäße Teilung einschließlich der Abtastvorrichtung.

In der Zeichnung ist ein Ausschnitt aus einer erfindungsge— mäßen Gitterteilung 1 mit zu- und abnehmendem Strich-/Lückenverhältnis dargestellt. Bei der erfindungsgemäßen Teilung 1 können periodisch sich wiederholende Muster X von Gitter— teilungen mit gleicher Gitterkonstante, jedoch mit variablem Strich-ZLückenverhältnis vorgesehen sein.

Mit der Bezeichnung "Gitterkonstante" ist im vorliegenden Falle der Abstand zwischen den Mitten aufeinander folgender Strichmarkierungen der Teilung 1 gemeint. Im gezeigten Aus— führungsbeispiel, bei dem an der Teilung 1 unterschiedlich breite Strichmarkierungen vorgesehen sind, beträgt die Gitterkonstanfce etwa 5 nun· Die Gitterkonstante ist im gezeigten Ausführungsbeispiel im gesamten Bereich der Teilung 1 gleichbleibend.

Die Teilung 1 wird mittels einer Abtastplatte 2 abgetastet, in der ein Spalt 3 (Figur 2) vorgesehen ist. Die Breite des Abtastspaltes 3 in seiner Verschieberichtung ist genau gleich der Gitterkonstante.

Die Abtastvorrichtung (Figur 4) enthält auch eine Lampe 4 und einen Kondensor 5 zum Beleuchten eines Ausschnittes der Teilung 1. Die die Teilung 1 und den Abtastspalt 3 durch- \ setzenden Lichtbündel werden mittels einer Abbildungsoptik auf einen lichtelektrischen Aufnehmer 7 konzentriert, über dessen Ausgang 9 elektrische Signale abgegeben werden, die

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z.B. zu Meßzwecken oder dgl. herangezogen werden können. Bei Relativbewegungen von Teilung Λ und Abtastvorrichtung ergibt sich eine langgestreckte, in Abhängigkeit vom zurückgelegten Weg kontinuierlich ändernde Signalkurve SK, wie sie in Figur 4 stark verkleinert angedeutet ist.

Die Figur 3 zeigt maßstäblich die an der erfindungsgemäßen Teilung 1 erzeugte Signalkurve SK mit Signalstufen, die in Abhängigkeit vom Ort der Mitte des Abtastspaltes 3 aufgetragen ist. Man erkennt hieraus einen durch die Erfindung erzielten wesentlichen Vorteil. Der Anstieg und der Abfall der Signalkurve vollzieht sich jeweils innerhalb eines kurzen Wegabschnittes, während das Signal in den dazwischen liegenden Abschnitten einen konstanten Wert beibehält. Die Orte des raschen Signalanstieges sind durch die Geometrie der Strich— und Spaltabmessungen festgelegt und ändern sich nicht im Gegensatz etwa zu möglichen Veränderungen elektrischer Werte elektroiischer Schaltelemente einer Auswerte— schaltung. Wenn ohnehin eine Digitalisierung des gemessenen Weges beabsichtigt ist, ist also einem kleinen Bereich in der Umgebung einer bestimmten Position ein ganzer Signal— höhenbereich (von der Größe einer Treppenstufe in Figur 3) zugeordnet, innerhalb dessen die Auswerteschaltung einen bestimmten Positionswert anzeigen darf. Dieser Vorteil wird auch und besonders dann wirksam, wenn von einer einzigen Spur mehrere phasenversetzte Signale abgeleitet und von diesen in bekannter Weise Linearkombinationen gebildet werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, statt der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform mit linearem Anstieg der Treppenkurve eine mit einer nichtlinearen z.B. sinusquadratförmig ansteigenden Charakteristik vorzusehen.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann mit besonderem Vorteil bei digitalen Längen- oder Winkelmeßgeräten mit absoluter Auskodierung benutzt werden, bei denen sich gegenüber den

Inkrementalverfahren der den kodierten Verfahren eigene Vorteil der absoluten Zuordnung von Maßstabposition und Anzeige ergibt.

Bei solchen Meßsystemen mit absoluter Auskodierung sind mehrere, quer zur Verschieberichtung nebeneinander liegende Teilungsspuren vorgesehen, deren Gitterkonstanten in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen. In jeder dieser Teilungsspuren werden in bekannter Weise mittels zweier Abtastspalte zwei zueinander phasenver— setzte Signale erzeugt. Durch Bildung von Linearkombina— tionen zweier phasenverschobener, von einer einzigen Teilungsspur abgeleiteter Signale (z.B. in bekannter Weise mittels Widerstandsketten) kann die mittels einer einzigen Teilungsspur erzielbare Auflösung gesteigert werden. Z.B. bei dekadischer Stufung der Gitterkonstanten der Teilungsspuren jeweils um den Faktor Zehn. Dies erlaubt, das erwähnte Verhältnis der Gitterkonstanten aufeinander folgender Teilungsspuren größer zu halten, als bei üblichen kodierten Maßstäben. Die gröbsten Teilungs— spuren bei solchen Meßsystemen mit absoluten? Auskodierung können entsprechend der in Figur 1 gezeigten Teilung 1 mit variablem Strich—/Lückenverhältnis ausgebildet sein, um zu vertretbaren Baulängen zu gelangen. Die erfindungsgemäße Teilung 1 ist überdies verhältnismäßig leicht mit großer Genauigkeit herstellbar.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die gezeigte fotoelektrische Abtastung beschränkt, sondern sie ist auch bei kapazitiven, induktiven Abtastsystemen oder dgl. anwendbar.

Claims (4)

DR. JOHANNES HEIDENHAIN ■ j Ansprüche

1.) Einrichtung zum Erzeugen einer langgestreckten, sich

in Abhängigkeit vom zurückgelegten Weg stetig ändernden Signalkurve zur Längen— oder Winkelmessung unter Zuhilfenahme einer Strichteilung und einer der Strichteilung vorgelagerten Abtastvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Strichteilung (1) eine Gitterteilung mit zu— und abnehmendem Strich—/Lückenverhältnis ist.

2.) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strichteilung periodisch sich wiederholende Muster (X) von Gitterteilungen mit gleicher Gitterkonstante, jedoch mit zu— und abnehmendem Strich—/Lük— kenverhältnis aufweist.

3.) Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastvorrichtung einen Abtastspalt (3) aufweist, dessen Breite in Teilungsrichtung ein ganzzahliges Vielfaches der Gitterkonstante der Gitterteilung (1) ist.

4.) Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastvorrichtung einen Abtastspalt (3) aufweist, dessen Breite in Teilungsrichtung genau gleich der Gitterkonstante der Gitterteilung (1) ist.