Einrichtung zur Einstellung eines beweglichen Körpers
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Einstellung eines beweglichen Körpers, z. B. zur Einstellung eines Werkzeugmaschinentisches oder Schlittens oder einer militärischen Feuerregelvorriehtung.
Die Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung kann bei vielen verschiedenen Vorrichtungen verwendet werden, in denen eine genaue Einstellung eines eine Translationsoder Drehbewegung vollführenden Körpers gewünscht ist. Es müssen z. B. bei einer Lehrenbohrmaschine die für äusserst genaue Maschinenarbeiten verwendet wird, die gradlinigen Bewegungen des Tisehes mit grosser Genauigkeit vollführt werden. Diese Bewe gungen werden jetzt von Hand geregelt, wobei Präzisionsskalen und optische Vergrösserungen zur weitgehendstcn Sicherung des gewünschten Genauigkeitsgrades verwendet werden.
Die Erfindung bezweckt, die Mögliehkeit zu schaffen, solche Einstellarbeiten halb- oder vollautomatiseh mit einem hohen Genauig- keitsgrad und hoher Betriebssicherheit durch- zuführen.
Gemäss der Erfindung ist die Einrichtung zur genauen Einstellung eines beweglichen Körpers, dem eine grobgeteilte Skala zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite fein geteilte Skala vorgesehen ist, dass zum Vergleich der Stellungen der beiden Skalen gegeneinander mit Hilfe von optischen Mitteln die Skalen synchron abgetastet werden, dass in photoelektrischen Mitteln der Abtastung entsprechende elektrische Impulsfolgen erzeugt werden, dass Mittel vorhanden. sind, um die der Abtastung der feingeteilten Skala entsprechenden Impulse zu zählen, und dass eine Vergleichsvorrichtung vorgesehen ist, in der die Anzahl der gezählten Impulse zu einer von der Stellung des beweglichen Körpers abhängigen Zeit mit einer eingestell- ten Zahl verglichen wird.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachstehend an Hand der beiliegenden Zeichnung, welche schematisch die Anwendung der Einrichtung bei einem Maschinenwerkzeugtisch darstellt, näher be schrieben.
Nach der Figur ist am Tisch 1 eine Skala befestigt, die aus durehsiehtigem Material be stehen kann und äquidistante Marken 2 besitzt, die z. B. 1 mm voneinander entfernt sein und 1/2000 mm Breite haben können.
Diese Masse gelten nur als Beispiel, da andere in Übereinstimmung mit der Anwendung gewählt werden können; z. B. wenn die Skala an einem Körper befestigt ist, der eine Drehbewegung vollführen soll, kann die Skala eine GErad-und/oder Minuteneinteilung haben.
In einer geeigneten Lage in bezug auf den Tisch ist eine Skala 3, z. B. an dem nicht dargestellten Tisehträger befestigt, deren Länge gleich dem Abstand zwischen den Markierungen 2 gleich ist. Diese Skala hat Markierungen mit einer Entfernung von 1/1ooo mm und einer Breite von 1/2000 mm.
Auch die Skala 3 kann aus durehsiehtigem Material hergestellt sein.
Mit den zwei Skalen sind zwei photoelektrische Vorrichtungen 4, 5 verbunden. Eine oder mehrere Liehtquellen sind derart angebracht, dass ein erstes Lichtbündel die Skala 2 durehstrahlt und in die Vorrichtung 4 hineintritt und ein zweites Lichtbündel die Skala 3 durehstrahlt und in die Vorrichtung 5 hineintritt. Die Lichtbündel sind nicht stationär, sondern werden durch geeignete Mittel, z. B. durch ein oder mehrere Oszillierelemente längs der Skalen 2, 3 mit beliebiger Frequenz hin und her bewegt. Das die Skala 2 abtastende Bündel ist senkrecht über dem die Skala 3 abtastenden Bündel; die Bündel bewegen sich gleichzeitig und gemeinsam in der Weise, dass beide Skalen vollständig abgetastet werden.
Die Synchronisation der Bündel soll gleich der Genauigkeit Skalenmarkierungen oder grösser als diese sein. Die Ausgangsspannung der photoelektrisehen Vorrichtung 5 wird von einer Impulsreihe gebildet werden, im vorliegenden Beispiel von 1000 Impulsen für jede Abtastung der Skala 3; dieses Ausgangssignal wird einem elektronischen Zähler 6 zugeführt, der ein im Dualsystem arbeitender sein kann.
Das Resultat der Zählung wird am Ende jeder Abtastung durch Übertragung auf eine Torschaltung 7 kontrolliert. Der Torsehaltung 7 wird eine Eingangsspannung von einer Sontrollvorriehtung 9 zugeführt, welche Spannung der gezählten Zahl 1000 entspricht. Im Falle eines Unterschiedes zwischen den von 6 und 9 zugeführten Spannungen überträgt die Torschaltung ein Signal auf eine Alarmiervorrichtung 8, die akustischer oder optischer Art sein kann.
Die Ausgangsspannung der photoelektli- sehen Vorrichtung 4, die nur, wenn eine der Markierungen der Skala 2 zwischen den Enden der Skala 3 liegt, aus einem einzigen Impuls besteht, wird einer Vergleichstor- schaltung 10 zugeführt, die sich beim Auftreten des Impulses öffnet.
Der Vergleichstorschahmig werden auch die Ausgangsspannung des Zählers 6 und die Ausgangsspannung der Einstellvorrichtung 11 zugeführt, deren Ausgangsspannung die verlangte Beziehung des Tisches zu einem festen Bezugspunkt darstellt. Die Einstellvorrichtung 11 liefert ähnliche Signale wie der Zähler 6, so dass ein direkter Vergleich zwischen der vom Zähler 6 wahrgenommenen Stichzahl und der an der Vorrichtung 11 eingestellten gemacht werden kann. Die Ein stelivorriehtung 11 kann von Hand oder durch Kodeimpulse auf jede gewünschte Zahl eingestellt werden.
Zur Erläuterung der Wirkungsweise des vorerwähnten Teils der Vorrichtung wird beispielsweise angenommen, dass der Tisch 1 auf einen Abstand von 739,625 mm von seinem festen Bezugspunkt eingestellt werden soll.
Die Anfangsbewegung des Tisehes nach der 739-mni-Stellung kann von Hand oder durch unabhängige Mittel durchgeführt werden, wobei nur dafür gesorgt werden muss, dass der 739ste Einteilungsstrich der Skala 2 irgendwo zwischen den Endender Skala3 liegt. Die photoelektrischen Vorrichtungen 4, 5, der Zähler 6, die Torschaltungen 7 und 10, die Kontroll- vorrichtung 9 und die Einstellvorrichtung 11 pferden dann erregt und die Abtastung der Skalen fängt an. Wenn der Impuls der Vorrichtung 4 die Torschaltung 10 öffnet, wird das Fehlersignal freigegeben.
Es wird erhalten durch Vergleich der durch den Zähler 6 vollführten Zählung mit der Bezugszählung in der Einstellvorricht.ung 11, in diesem Falle 625. Das Fehlersignal wird einer Servovorrichtung 12 zugeführt, die durch geeignete Mittel, z. B. eine Schaltdose 13 und eine Leitschraube 14, die Bewegung des Tisches in der geeigneten Richtung steuert. Am Ende der Abtastung der Skala 3 wird die Gesamtzählung auf vorstehend beschriebene Weise kontrolliert, und die Abtastung setzt sich fort, wenn die Zählung richtig ist. Die Abtastung geht ununterbrochen bei jeder gewünschten Frequenz vor sich.
Wenn der Tisch die verlangte Stellung erreicht hat, wird ein der Zahl 625 entsprechendes Signal vom Zähler 6 bei jeder Ab- tastung während der vorerwähnten Wirkung der Torschaltung 10 ausgesandt, wodurch ein Nullfehlersignal entsteht.
Die Wirkungsweise der Servo-Über wachungsvorrichtung infolge des Signals der Torschaltung 10 ist nicht wesentlich; in gewissen Fällen kann es genügen, den Fehler visuell anzuzeigen und die Bewegung direkt oder indirekt durch Handregelung zu steuern.
Statt durchsichtiger Skalen können auch undurchsichtige, die mit reflektiertem anstatt direktem Licht arbeiten, verwendet werden.
In gewissen Fällen kann die Skala 2 die feststehende Skala sein und die Skala 3 vom beweglichen Körper getragen werden.
Device for adjusting a movable body
The invention relates to a device for adjusting a movable body, e.g. B. for setting a machine tool table or slide or a military Feuerregelvorriehtung.
The device of the present invention can be used in a wide variety of devices in which precise adjustment of a translational or rotational body is desired. It must z. B. in a jig drilling machine that is used for extremely precise machine work, the straight movements of the table are carried out with great accuracy. These movements are now regulated by hand, with precision scales and optical magnifications being used to largely ensure the desired degree of accuracy.
The aim of the invention is to create the possibility of carrying out such setting work semi-automatically or fully automatically with a high degree of accuracy and high operational reliability.
According to the invention, the device for the precise setting of a movable body, which is assigned a coarsely divided scale, is characterized in that a second finely divided scale is provided that the scales are scanned synchronously with the aid of optical means to compare the positions of the two scales with one another electrical pulse trains corresponding to the scanning are generated in photoelectric means, that means are present. in order to count the pulses corresponding to the scanning of the finely divided scale, and that a comparison device is provided in which the number of pulses counted is compared with a set number at a time dependent on the position of the movable body.
An embodiment of the subject matter of the invention will be described in more detail below with reference to the accompanying drawing, which schematically shows the use of the device in a machine tool table.
According to the figure, a scale is attached to the table 1, which can be made of durehsehensigem material and has equidistant brands 2, which z. B. 1 mm apart and can be 1/2000 mm wide.
These dimensions are only given as an example as others can be chosen in accordance with the application; z. B. if the scale is attached to a body that is to perform a rotary movement, the scale can have a GErad and / or minute division.
In a suitable position with respect to the table is a scale 3, e.g. B. attached to the table support, not shown, the length of which is equal to the distance between the marks 2 is the same. This scale has markings with a distance of 1/10000 mm and a width of 1/2000 mm.
The scale 3 can also be made of transparent material.
Two photoelectric devices 4, 5 are connected to the two scales. One or more light sources are attached in such a way that a first beam of light shines through the scale 2 and enters the device 4 and a second light beam shines through the scale 3 and enters the device 5. The light bundles are not stationary, but are by suitable means, e.g. B. moved back and forth by one or more oscillating elements along the scales 2, 3 at any frequency. The beam scanning the scale 2 is perpendicular to the beam scanning the scale 3; the bundles move simultaneously and together in such a way that both scales are completely scanned.
The synchronization of the bundles should be equal to the precision of the scale markings or greater than this. The output voltage of the photoelectric device 5 will be formed by a series of pulses, in the present example 1000 pulses for each scan of the scale 3; this output signal is fed to an electronic counter 6, which can be a dual system.
The result of the count is checked by transmission to a gate circuit 7 at the end of each scan. The gate holding 7 is supplied with an input voltage from a control device 9, which voltage corresponds to the counted number 1000. In the event of a difference between the voltages supplied from 6 and 9, the gate circuit transmits a signal to an alarm device 8, which can be acoustic or optical.
The output voltage of the photoelectric device 4, which consists of a single pulse only when one of the markings on the scale 2 lies between the ends of the scale 3, is fed to a comparison gate circuit 10 which opens when the pulse occurs.
The output voltage of the counter 6 and the output voltage of the setting device 11, the output voltage of which represents the required relationship of the table to a fixed reference point, are also fed to the comparator. The setting device 11 supplies signals similar to those of the counter 6, so that a direct comparison can be made between the number of stitches perceived by the counter 6 and that set on the device 11. A stelivorriehtung 11 can be set to any desired number by hand or by code pulses.
To explain the mode of operation of the aforementioned part of the device, it is assumed, for example, that the table 1 is to be set at a distance of 739.625 mm from its fixed reference point.
The initial movement of the table to the 739 mni position can be carried out by hand or by independent means, only ensuring that the 739th graduation of scale 2 is somewhere between the ends of scale 3. The photoelectric devices 4, 5, the counter 6, the gate circuits 7 and 10, the control device 9 and the setting device 11 are then excited and the scanning of the scales begins. When the pulse of the device 4 opens the gate circuit 10, the error signal is released.
It is obtained by comparing the count made by the counter 6 with the reference count in the setting device 11, in this case 625. The error signal is fed to a servo device 12 which is operated by suitable means, e.g. B. a switch box 13 and a lead screw 14 which controls movement of the table in the appropriate direction. At the end of the scanning of scale 3, the total count is checked in the manner described above and scanning continues if the count is correct. The sampling goes on continuously at any desired frequency.
When the table has reached the required position, a signal corresponding to the number 625 is sent out by the counter 6 with each sampling during the aforementioned effect of the gate circuit 10, whereby a zero error signal is produced.
The operation of the servo monitoring device as a result of the signal from the gate circuit 10 is not essential; In certain cases it may be sufficient to visually indicate the error and to control the movement directly or indirectly by manual control.
Instead of transparent scales, opaque ones that work with reflected instead of direct light can also be used.
In certain cases the scale 2 can be the fixed scale and the scale 3 can be carried by the movable body.