DD141948B1 - Transportables digital-inkrementales wegmesssystem fuer grosse laengen - Google Patents

Description

Titel der Erfindung

'Transportables digital-inkrementales .Vegmeßsystem für große Längen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein digital-inkrementales Wegmeßsj*- stem für große Langen, das eine wesentlich erhöhte Genauigkeit gegenüber Meßbandmessungen ohne prinzipielle Aufgabe der Vorteile des Maßbandes aufweist» Die Anwendung des Weg— aeßsjstems bietet sich insbesondere in Form eines Handmeß— gerätes an; es kann jedoch auch als stationäre Meßvorrich— tung für vielfältige Meßaufgaben im Bereich großer Längen, vorzugsweise im Nennmaßbereich über 2000 nun, ausgelegt werden*

Charakteristik der bekannten technischen Lesungen Das Messen von Längenmaßen erfolgt häufig nit Meßbändern. In vielen Fällen _T besonders im Nennraaßbereich über 2000 mm, sind andere Längenmeßverfahren bedeutend aufwendiger»

Den bekannten Torteilen herkömmlicher Ließbänder, wie einfache Handhabbarkeit, geringer Lleßauf'.vand, großer Ließbereich., geringe iviasse, bequeme Aufoewahrungs— und Transportmcglichkeit _t hohe Unempfindlichkeit gegen äußere Einflüsse, relativ einfache Prüfmöglichkeit, niedrige Anschaffungskosten und geringer 7/artungsanspruch stehen jedoch einige entscheidende Nachteile gegenüber, die vor allem die erreichbare Meßgenauigkeit und damit die Einsatzmöglichkeiten von Meßbändern insgesamt begrenzen.

Das sind hauptsächlich die Meßfehler, die auf Grund abweichender Spannkräfte bei der Anwendung der Meßbänder gegenüber der bei der Prüfung der Teilung angewendeten PrüfSpannkraft auftreten. Nachhaltig werden hiervon der Fehler durch Dehnung und der mit der Länge überproportional ansteigende Fehler durch Durchhang beeinflußt; hinzu kommen die Teilungs- und Temperaturfehler» Die genannten Fehler sind systematischer iiatur» Bei Kenntnis der Größe der jeweiligen Einflüsse kann das Meßergebnis durch Rechnung korrigiert werden· Bei den gegenwärtig eingesetzten Meßbändern einschließlich der Zusatzeinrichtungen sind solche Fehlerkorrekturen nur teilweise und nur manuell möglich und werden wegen des damit verbundenen Aufwandes in der Praxis nur sehr selten vorgenommen·

Wegmeßsysteme in Form einer transportablen Meßeinrichtung (Handmeßgerät) sind derzeit für große Längen nicht bekannt· Bisher werden ?/egmeßsysteme als Positioniereinrichtungen im Wennmaßbereich um 2000 mm an Werkzeugmaschinen und an festen Sondermeßständen eingesetzt. Des weiteren ist ein inkrementales Positionsmeßsystem für Meßlängen bis 20 000 mm der Firma Hahn & KoIb, Stuttgart bekannt, das insbesondere zur direkten Längenmessung an 7/erkzeugmaschinen vorgesehen ist. Die Anwendung des Positionsmeßsystems als leicht transportables Y/egmeßsystera sowie das Messen von Längen über 20 000 mm mit geringer Meßunsicherheit bzw» die automatische Korrektur der systematischen Meßfehler ist nicht möglich. Transportable Meßeinrichtungen, die im Nennmaßbereich konventioneller Meßbandmessungen liegen und die wesentlichen Vorteile des Meßbandes mit den Genauigkeiten digital-inkreinentaier· Wegmeßsysteme vereinen, sind gegenwärtig nicht bekannt.

-Siel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine leicht transportable Meßeinrichtung für große Längen vorzuschlagen, die sich durch einfache Handhabbarkeit, großen Meßbereich, kleine lleßunsicherheit, hohe Auflösung und schnelle Bereitstellung des Meßergebnisses auszeichnet·

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein inkrementales Wegmeßsystem für große Längen zu entwickeln, welches als Maßverkörperung vorzugsweise ein speziell ausgeführtes Stahlband, das in Form und Abmessung analog dem bekannten Meßband gestaltet ist, verwendet und den digital anliegenden Meßwert um die auftretenden systematischen Meßfehler automatisch korrigiert· Der Anschluß von geeigneten Druckern bzw. die drahtlose Übertragung der Meßergebnisse zu gesonderten Auswerteeinrichtungen soll möglich sein·

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein biegsames Band, in der Hegel ein Stahlband analog der bekannten Ausfuhrungsform von Meßbändern, in gleichmäßigen Abständen und in einer Ebene liegende Schlitze oder Bohrungen trägt und die Abtastung der derart gestalteten Maßverkörperung des Wegmeßsystems vorzugsweise mit Hilfe des bekannten Durch— lichtprinzips erfolgt» Bei dieser Ausführungsform des Stahlbandes sind gleichfalls induktive Abtastungen mittels Näherungs- oder Schlitzinitiatoren, möglich; prinzipiell lassen sich auch elektro-akustische und mechanische Abtastungen mit geeigneter Umwandlung der Singangsinformationen in elektrische Impulse verwenden. Ggf. kann das zur Maßverkörperung benutzte Band auch aus faserverstärktem Plast bestehen, wobei im Bedarfsfall geeignete Signalisierungen einlaminiert bzw. aufgebracht sind· Der bei dem vorgeschlagenen digital-inkrementalen Wegmeßsystem notwendige Richtimgsentscheid wird vorzugsweise aus zwei Rechteckimpulsen gebildet. Hierbei werden zwei um 90° phasenverschobene Hechteckimpulsfolgen mit zwei Fotodioden erzeugt, die nach der Beziehung a = (n + 1/4)^1 s gegeneinander versetzt angeordnet sind (4 s- Weginkrement j η - ganzzahliges Vielfaches, dessen Wert von den geometri-Abmessungen der verwendeten Fotodioden abhängt).

Der Richtungsentscheid kann ggf. auch aus drei aufeinanderfolgenden Impulsen oder aus einer Impulsfolge erzeugt werden· Srfindungsgeraäß erfolgt die Abtastung des Stahlbandes durch eine Relativbewegung zwischen Maßverkörperung und Abtastein— heit; vorzugsweise wird das Stahlband durch das Herausziehen aus einem Gehäuse bzw· durch das Aufrollen in diesem längs zur feststehenden lichtelektronischen Abtasteinheit bewegt* Für die erfindungsgemäße Lösung wird ein Auflösungsvermögen von vorzugsweise 0,5 mm angenommen·

Damit sind die Voraussetzungen gegeben, über geeignete Zusatzeinrichtungen bzw, durch die Programmierung eines Mikroprozessors die systematischen Fehler einer solchen Messung, die ansons'ten in ihrer Technologie weitgehend der konventionellen Meßbandmessung ähnelt, automatisch zu korrigieren»

Ein wesentlicher Teil der erfinderischen Lösung ist deshalb die Vorrichtung zum mei3baren Aufbringen der Spannkraft. Sie ist mit der lichtelektronischen Abtasteinheit und dem Mikroprozessor in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet, das gleichzeitig als Handgriff zum Anlegen und Spannen der Maß— Verkörperung (Stahlband) dient» Diese Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einer Klemmeinrichtung, die eine schlupf— freie kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Stahlband und einer Feststelleinrichtung an beliebiger Stelle herstellt, und einer Meßeinrichtung zur Ermittlung der tatsächlich aufgebrachten Spannkraft, Zur Bestimmung und Berücksichtigung der Meßfehler in Abhängigkeit von der Anwendungsart des Weg·— meßsystems (durchhängendes bzw» aufliegendes Stahlband) ist eine handbediente Umschaltung vorgesehen, die das jeweilig zuständige Rechenprograsin des Mikroprozessors, in dem die entsprechenden Randbedingungen wie PrüfSpannkraft sowie Querschnitt, Elastizitätsmodul .und Dichte des Stahlbandes gespeichert sind bzw. dem die entsprechenden aktuellen Werte wie Ist-Spannkraft und Meßlänge automatisch eingegeben werden, wirksam werden läßt.

Der angeführte Mikroprozessor dient des weiteren zur automatischen Korrektur der Meßwerte um die Teilungs— und Temperaturfehler. Die für jeden Teilmeßbereich nach Größe und Richtung bestimmten und-im Mikroprozessor gespeicherten. Ist-

Werte der Liaßverkcrperung v/erden nit den jeweiligen SoIl-'7erten verglichen und im IüeI3ergebnis berücksichtigt. Analog dazu wird der ebenfalls längenabhängige Temperaturfehler korrigiert; die Ist-Temperatur wird mittels bekannter elektronischer Meßfühler erfaßt.

Der am Anzeigegerät der lichtelektronischen Abtasteinheit vorliegende korrigierte Meßwert kann ggf· in bekannter Weise ausgedruckt bzw. mit einer Anordnung gemäß V/P G Q1/205 575 drahtlos zu einer gesonderten Auswerteeinrichtung übertragen v; erden,

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der dazugehörigen Zeichnung steigt FigИ eine schematische darstellung des Wegmeßsystems·

In einem Gehäuse 1, das gleichzeitig als Handgriff zum Anlegen und Spannen des Stahlbandes 2 dient, sind getrennt voneinander die lichtelektronische Äbtasteinheit 3 mit Meßanschlägen (in Beispiel Schneide 4 und AnsGhlagflache 5) und die Feststelleinrichtung 6 verschieblioh (im Beispiel rollengelagert) angeordnet· Für die Maßverkörperung sind auf dem Stahlband 2 in beschriebener Weise Schlitze angeordnet, die, da horizontale Abweichungen in der Stahlbandführung keinen Einfluß auf die Genauigkeit des Meßsystems haben, dessen einwandfrei reproduzierbare Arbeitsweise gewährleisten.

Die Fotodioden der Abtasteinheit 3 werden durch die Schlitze des Stahlbandes 2 mit einer Lichtwurflampe beleuchtet, so daß in ihnen ein annähernd sinusförmig pulsierender Liohtstron induziert wird, den die Dioden in einen sinusförmig pulsierenden Forostrom umwandeln. Diese Fotoströme werden verstärkt und jeweils mit einem Impulsformer in zwei Rechteckinpulsfolgen umgewandelt, die voneinander unabhängig sind* Yon bei.den Impulsfolgen werden zur Bildung der lichtungsentscheidimpulse in bekannxer Weise die invertierten Impulsfolgen gebildet.

über ein Hebelsystem 7 kann die Klemmeinrichtung 8, die bei Nichtbetätigung der Drucktaste 9 durch die Feder 10 auf das

Stahlband 2 drückt, und damit eine schlupffreie kraftschlüssige Verbindung zwischen Stahlband 2 und Peststelleinrichtung б herstellt » gelöst bzw· an beliebiger Stelle zur Wirkung gebracht werden. Wird bei festgeklemmten Stahlband 2 am Handgriff 11 in der Meßeinrichtung gezogen, so beaufschlagt die auftretende Spannkraft die Kraftmeßeinrichtung 12, die eine Verbindung zum Gehäuse 1 und Peststeileinrichtung б bewirkt· Die Meßwerte der Abtasteinheit 3» der Kraftmeßeinrichtung 12 sowie der Temperaturmeßfühler 16j17 werden über Drahtverbindungen dem Mikroprozessor 13 zugeführt, der die Umrechnung und Ausgabe des um die erfaßten systematischen Fehler korrigierten Meßwertes übernimmt· Der Temperaturmeßfühler 16 ist an den Meßanschlägen 4 bzw. 5 fest angeordnet und der Tenperaturmeßfühler 17 berührt die Maßverkörperung 2* in Porm eines Kontaktelementes·

Zur Meßwertbestimmung wird die jeweilige Meßmarke durch Verschieben der Abtasteinheit 3 in der Meßrichtung*welches mittels geeignet gestalteter Vorrichtung 14 erfolgt, mit einem der Meßanschläge 4 oder 5 mechanisch angetastet· Das freie Ende des Meßbandes wird in einer geeignet nachgeschalteten Aufrolleinrichtung 15, die unmittelbar an dem Gehäuse 1 angekoppelt sein kann, aufgenommen·

Claims (3)

Effindungsanspruch

1· Transportables digital-inkrementales Vegmeßsystea für große Längen, bei dem als SaßVerkörperung ein biegsames Band, in der Regel ein Band analog der bekannten Ausführungsformen von Meßbändern, verwendet wird, gekennzeichnet dadurch, daß eine mit Meßanschlägen (4j5) und Temperaturmeßfühlern (16j 17) ausgerüstete lichtelektronische Abtasteinheit (3)> eine Vorrichtung zum meßbaren Aufbringen der Spannkraft und ein Mikroprozessor (13) in einem Gehäuse (1) angeordnet sind, das gleichzeitig als Handgriff zum Anlegen und Spannen der Maßverkörperung (2) dient, und der Meßwert frei von systematischen Fehlern in der Anzeige (18) ausgewiesen wird·

2. Wegmeßsystem für große Längen nach Punkt 1·, gekennzeichnet dadurch, daß der Temperaturmeßfühler (16) an den Meßanschlägen (4) bzw· (5) fest angeordnet ist und der Temperaturmeßfühler (17) die MaßVerkörperung (2) in Form eines Kontaktelementes berührt·

3· Wegmeßsystem für große Längen nach Punkt 1·, gekennzeichnet dadurch, daß die Baugruppe zum meßbaren Aufbringen der Spannkraft aus einer Klemmeinrichtung (8), die eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der MaßVerkörperung (2) und der Feststelleinrichtung (6) an beliebiger Stelle herstellt, und einer Kraftmeßeinrichtung (12) besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen