Die Erfindung betrifft einen Arbeitstisch zum Montieren von feinmechanischen Werkstücken, insbesondere von Uhrenteilen, mit einer Drehscheibe zur Aufnahme der Werkstücke und einer Antriebsvorrichtung zum schrittweisen Drehen der Drehscheibe, welche Antriebsvorrichtung einen mit der Drehscheibe drehverbundenen Elektromotor enthält.
Bei den bisher bekannten Montagetischen dieser Art wird die Drehscheibe mit Hilfe eines durch einen Fussschalter steuerbaren Elektromotors von einer mechanischen Rasterstellung in die nächste mechanische Rasterstellung verbracht. Die Anfangsbewegung und insbesondere das Stoppen erfolgen relativ schnell, wodurch kurzzeitig grosse Beschleunigungen auftreten, so dass sich die eingesetzten Teile von ihrer Sollage entfernen, durch die Montagearbeit wesentlich erschwert wird.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Arbeitstisch mit einem Antrieb für die Drehscheibe zu schaffen, der ein weiches Anfahren und Anhalten der Drehscheibe ermöglicht.
Der erfindungsgemässe Arbeitstisch ist dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung einen optischen Abtaster zum Abtasten eines mit der Drehscheibe verbundenen Rasters und zum Erzeugen von Abtastsignalen umfasst, dass der Elektromotor an eine elektronische Regeleinrichtung angeschlossen ist, und dass eine Steuereinrichtung zum Beeinflussen der Regeleinrichtung in Abhängigkeit der Abtastsignale vorgesehen ist.
Der Erfindungsgegenstand ist nachstehend mit Bezugnahme auf die Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 das Blockschaltbild einer Antriebsvorrichtung für die Drehscheibe eines Arbeitstisches,
Fig. 2 das Schaltschema des Abtasters der Antriebsvorrichtung nach Fig. 1,
Fig. 3 das Schaltschema der Regelvorrichtung der Antriebsvorrichtung nach Fig. 1,
Fig. 4 das Schaltschema der Steuereinrichtung der Antriebsvorrichtung nach Fig. 1,
Fig. 5 die prinzipielle Darstellung des mit der Drehscheibe verbundenen Rasters und
Fig. 6 die graphische Darstellung von Signalen, die an verschiedenen Punkten der Steuervorrichtung auftreten, in Funktion der Zeit.
Die Antriebsvorrichtung für die nicht dargestellte Drehscheibe eines nicht gezeichneten Arbeitstisches zum Montieren von feinmechanischen Teilen, insbesondere Uhrenteilen, ist grundsätzlich in der Fig. 1 dargestellt. Ein vorzugsweise auf der Drehscheibe selbst angeordneter, nur teilweise angedeuteter Raster 1 wird von einem Abtaster 2 vorzugsweise auf optischem Wege abgetastet. Der Raster 1 kann beispielsweise ein ringförmiger, weisser Streifen sein, der den Haltepositionen der Drehscheibe entsprechende schwarze Markierungen aufweist. Der Abtaster 2 erzeugt Abtastsignale, die einer Steuereinrichtung 3 zugeführt werden. In Abhängigkeit der Abtastsignale erzeugt die Steuereinrichtung 3 Steuersignale für eine Regeleinrichtung 4, an deren Ausgang ein mit der Drehscheibe verbundener Elektromotor 5 angeschlossen ist.
Die Fig. 2 zeigt das Schaltschema des Abtasters 2. Dieser weist zwei als Lichtquellen dienende Leuchtdioden 6 und 7 auf, die in der Bewegungsrichtung des Rasters 1 voneinander in einem Abstand angeordnet sind und dementsprechend zwei verschiedene Zonen des Rasters 1 anstrahlen. Jeder Leuchtdiode 6 und 7 ist je ein lichtempfindliches Element, beispielsweise je ein lichtempfindlicher Transistor 8 bzw. 9, zugeordnet. In der Fig. 2 ist das Zusammenwirken der Leuchtdiode 6 mit dem lichtempfindlichen Transistor 8 bzw. der Leuchtdiode 7 mit dem lichtempfindlichen Transistor 9 durch stilisierte Blitze angedeutet, wobei das zu den Transistoren 8 und 9 gelangende Licht von den hellen Bereichen des Rasters 1 reflektiert wird.
Der Kollektor des lichtempfindlichen Transistors 8 ist über einen Widerstand 10 mit dem Eingang eines Verstärkers 11 und der Kollektor des lichtempfindlichen Transistors 9 ist über einen Widerstand 12 mit dem Eingang eines Verstärkers 13 verbunden. Diese beiden Verstärker 11 und 13 dienen als Impedanzwandler, damit an den Ausgängen 14 bzw. 15 dieser Verstärker 11 und 13 definierte, kleine Impedanzen vorhanden sind. Wenn kein Licht auf die lichtempfindlichen Transistoren 8 bzw. 9 fällt, so ist das an den Ausgängen 14 bzw. 15 erscheinende Signal positiv und wenn von den hellen Bereichen des Rasters 1 reflektiertes Licht auf die lichtempfindlichen Transistoren gelangt, ist das entsprechende Signal an den Ausgängen 14 bzw. 15 negativ.
Die Fig. 3 zeigt das prinzipielle Schaltschema der Regeleinrichtung 4. Das von der Steuereinrichtung erzeugte Steuersignal gelangt über einen Eingang 16 zu einem Vorverstärker 17, an dessen Ausgang die Basen zweier komplementärer Leistungstransistoren 18 und 19 angeschlossen sind. Der Kollektor des einen Leistungstransistors 18 ist an eine positive Klemme 20 und der Kollektor des anderen Leistungstransistors 19 ist an eine negative Klemme 21 angeschlossen. Die beiden Emitter der Leistungstransistoren 18 und 19 sind über den Elektromotor 5 an Masse angeschlossen, so dass je nach der Polarität des Signales am Ausgang des Vorverstärkers 17 der Elektromotor 5 in der einen oder anderen Richtung dreht.
Ein Teil der am Elektromotor 5 anliegenden Spannung wird über einen Rückkopplungswiderstand 22 an den Eingang des Vorverstärkers 17 zurückgeführt. Zusätzlich ist ein Kondensator 23 parallel zum Elektromotor 5 geschaltet, um Spannungsspitzen zu brechen.
Anschliessend wird mit Bezug auf die Fig. 4-6 der Aufbau und die Wirkungsweise der Steuereinrichtung 3 näher erläutert. Die von dem Abtaster 2 erzeugten Abtastsignale werden der Steuereinrichtung über die Eingangsklemmen 24 und 25 zugeführt. Das von der Steuereinrichtung 3 erzeugte Steuersignal wird der Regeleinrichtung 4 über die Anschlussklemme 26 zugeleitet.
Ausgehend von einer Ruhestellung, in welcher der lichtempfindliche Transistor 9 eine helle Zone des stillstehenden Rasters 1 und der lichtempfindliche Transistor 8 den Übergang von hell auf dunkel des Rasters 1 abtastet, wie das in der Fig. 5 durch die Pfeile 29 bzw. 28 angedeutet ist, wird die Arbeitsweise der Steuereinrichtung beschrieben. Den Eingangsklemmen 24 und 25 wird je ein negatives Abtastsignal zugeführt, weil der lichtempfindliche Transistor 9 gemäss Pfeil 29 ganz eindeutig eine helle Zone des Rasters 1 und der licht empfindliche Transistor gerade die helle Zone unmittelbar vor der dunklen Zone des Rasters 1 abtastet.
Die in Reihe geschalteten Widerstände 30, 31, 32, 33 und 34 zwischen der Eingangsklemme 24 und einem positiven Potential + sind so gewählt, dass am Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 32 und 33, der mit der Ausgangsklemme 26 verbunden ist, keine Spannung gegenüber Masse auftritt. Wenn diese Spannung 0 ist, so sind beide Leitungstransistoren 18 und 19.
der Regeleinrichtung 4 gesperrt und der Elektromotor 5 steht still. Durch Betätigen eines Hand- oder Fussschalters 27 wird ein Flipflop 36 gesetzt, das an seinem Ausgang einen in der Zeile a der Fig. 6 dargestellten Impuls erzeugt. Durch diesen Impuls wird ein durch einen Widerstand 37 und einen mit einem Verstärker 38 überbrückten Kondensator 39 gebildeten Integrator in Tätigkeit gesetzt. Auf der am Ausgang des Verstärkers 38 angeschlossenen Leitung steigt die Spannung in positiver Richtung an, wie dies in der Zeile e der Fig. 6 dargestellt ist. Der Verstärker 38 sorgt dafür, dass diese Spannung linear ansteigt. Parallel zum Kondensator 39 ist eine Zenerdiode 41 geschaltet.
Diese sorgt dafür, dass die oben erwähnte Spannung nur bis zu einem bestimmten Wert ansteigt, was in der Kurve, die in der Zeile e der Fig. 6 dargestellt ist, durch den horizontal verlaufenden Teil 42 ersichtlich ist. Die ansteigende positive Spannung auf der Leitung 40 wird über eine Diode 43 und den Widerstand 33, die Ausgangsklemme 26 der Regeleinrichtung 4 zugeführt, deshalb steigt die an den Elektromotor 5 angelegte Spannung, die in der Zeile f der Fig.
6 dargestellt ist, ebenfalls linear an, und der Elektromotor 5 beginnt zu drehen, wobei seine Geschwindigkeit v, die in der Zeile g der Fig. 6 dargestellt ist, vorerst ständig zunimmt.
Die nicht dargestellte Drehscheibe beginnt sich zu drehen, und der Raster 1 wird in der in der Fig. 5 mit einem Pfeil 44 angegebenen Richtung bezüglich der durch die Pfeile 28 und 29 angedeuteten Abtaststellen bewegt. Zuerst fällt kein von der hellen Zone des Rasters 1 reflektiertes Licht mehr auf den lichtempfindlichen Transistor 8, so dass ein positives Abtastsignal an die Eingangsklemmen 24 gelangt. Ein an dieser Eingangsklemme 24 angeschlossener Verstärker 45 wirkt als In verter, an dessen Ausgang eine als Differenzierglied wirkende
Parallelschaltung des Widerstandes 31 und eines Kondensa tors 46 angeschlossen ist. Ein auf der Leitung 47 entstehender
Impuls bleibt infolge eines zu diesem Zeitpunkt leitenden Transistors 48 wirkungslos. Dieser Transistor 48 ist leitend, weil seiner Basis die positive Spannung der Leitung 40 über eine Diode 49 und einen Widerstand 50 zugeführt wird.
Eine gewisse Zeit nach der Startzeit t0 gelangt die dunkle Markierung des Rasters 1 zur Zeit t, zur Abtaststelle, die durch den Pfeil 29 angedeutet ist, und am Ausgang 15 des Abtasters 2 erscheint ein positives Abtastsignal, das in der Zeile b der Fig. 6 dargestellt ist. Dieses Abtastsignal gelangt zu einem Inverter 51. Das invertierte Ausgangssignal gelangt einerseits über eine Diode 52 zu dem den Widerstand 37 und den Kondensator 39 enthaltenden Integrator und anderseits über einen Widerstand 53 zu einem weiteren Inverter 54. Das ein zweites Mal invertierte Abtastsignal wird über eine Diode 55 dem Rücksetzeingang des Flipflop 36 und über eine Diode 56 der Basis des Transistors 48 zugeführt.
Obwohl das Flipflop 36 jetzt zurückgesetzt wird, setzt der Integrator seine Tätigkeit ungehindert fort, weil ihm anstelle vom Flipflop 36 ein negatives Signal vom Inverter 51 über die Diode 52 zugeführt wird.
Zur Zeit t2 ist der Kondensator 39 des Integrators auf den Ansprechwert der Zenerdiode 41 aufgeladen worden und die Spannung auf der Leitung 40 bleibt konstant bis zum Zeitpunkt t3, zu welchem die dunkle Markierung des Rasters 1 die durch den Pfeil 29 angedeutete Abtaststelle passiert hat. Von diesem Zeitpunkt an gelangt wieder von der hellen Zone des Rasters 1 reflexiertes Licht auf den lichtempfindlichen Transistor 9 und das positive Abtastsignal an der Eingangsklemme 25 verschwindet. Dies hat zur Folge, dass dem Widerstand 37 des Integrators weder vom Flipflop 36 noch vom Inverter 51 eine negative Spannung zugeführt wird, sondern dass ihm über einen Widerstand 57 eine positive Spannung zugeführt wird.
Daher wird vom Zeitpunkt t3 an der Kondensator 39 des Integrators entladen und die positive Spannung auf der Leitung 40 nimmt, wie dies in der Zeile e der Fig. 6 dargestellt ist, linear ab. Zu diesem Zeitpunkt t3 hat der Elektromotor seine grösste Drehgeschwindigkeit erreicht. Dies ist in der Zeile g der Fig.
6 dargestellt.
Es sei nochmals darauf hingewiesen, dass das vom lichtempfindlichen Transistor 8 erzeugte und der Eingangsklemme 24 der Steuereinrichtung 3 zugeführte Abtastsignal durch den während der Zeit t0 bis nacht t3 leitenden Transistor 48 unwirksam gemacht worden ist. Der Transistor 48 ist während dieser Zeit leitend, weil seiner Basis von der Leitung 40 her positiv vorgespannt ist. Mit dem Absinken der Spannung auf der Leitung 40 wird der Transistor 48 von einem bestimmten Wert an und von einem bestimmten Zeitpunkt t4 an gesperrt, so dass erst von diesem Zeitpunkt an das von dem lichtempfindlichen Transistor 8 erzeugte und der Eingangsklemme 24 der Steuereinrichtung 3 zugeführte Abtastsignal wirksam wird.
Das am Ausgang des den Widerstand 31 und den Kondensator 44 umfassenden Differenziergliedes nach dem Zeitpunkt t4 wirksam werdende Signal auf der Leitung 47 ist in der Zeile d der Fig. 6 dargestellt. Dieses Signal wird am Eingang 16 der Regeleinrichtung 4 dem Signal auf der Leitung 40 überlagert, wie dies aus der Zeile f der Fig. 6 ersicht- lich ist. Dem Elektromotor wird nur noch eine konstante Spannung zugeführt, die so klein ist, dass die Drehgeschwindigkeit v allmählich kleinerwrd,-siehZeile g der Fig. 6.
Zur Zeit t5 gelangt die nächste dunkle Markierung des Rasters 1 an die durch den Pfeil 28 angedeutete Abtaststelle.
Dabei wird der lichtempfindliche Transistor 8 erneut ein positives Abtastsignal erzeugen, das an die Eingangsklemmen 24 der Steuereinrichtung 3 gelangt. Im genannten Differenzierglied wird bei Erscheinen der Vorderflanke dieses Abtastsi gnales eine negative Spannungsspitze 58 erzeugt, wie dies aus der Zeile d der Fig. 6 ersichtlich ist. Durch diese Spannungsspitze wird der Leitungstransistor 19 der Regeleinrichtung 4 kurzzeitig leitend und der Elektromotor 5 wird gestoppt.
Wenn im Idealfall der Energiegehalt der Spannungsspitze 58 ausreicht, den Elektromotor 5 zu stoppen, wenn sich gerade der Übergang von hell auf dunkel des Rasters 1 an der durch den Pfeil 28 angedeuteten Abtaststelle befindet, und dem Eingang 16 der Regelvorrichtung 4 keine Spannung zugeführt wird, so hat die Drehscheibe ihre richtige Stellung erreicht und bleibt stehen, bis der Hand- oder Fussschalter 27 erneut betätigt wird.
Dieser Idealzustand wird nicht immer erreicht. Gemäss der Darstellung in den Zeilen d, f und g der Fig. 6 ist die Drehgeschwindigkeit v des Elektromotors 5 zu gross gewesen und er wird erst nach Auftreten der Vorderflanke des Abtastsignales gestoppt. Der Energiegehalt der Spannungsspitze 58 reicht aus, um den Elektromotor 5 rückwärts anzutreiben, wobei beim Rückwärtsdrehen der Drehscheibe wieder ein Übergang von einer dunklen auf eine helle Zone stattfindet, wobei eine zweite, diesmal positive Spannungsspitze 59 auftritt, welche die Rückwärtsbewegung des Elektromotors 5 stoppt, wenn die Drehscheibe ihre richtige Stellung eingenommen hat. Es ist möglich, dass die Drehscheibe einige Male um die gewünschte Stellung hin und der pendelt.
Das Ausmass dieses Hin- und Herpendelns ist im wesentlichen von den Werten der Widerstände 31 und 32 sowie dem Kondensator 46 abhängig.
Wird die nicht dargestellte Drehscheibe durch äussere Einflüsse, beispielsweise durch Arbeiten an einem der auf der Drehscheibe angeordneten, nicht gezeichneten Werkstück, aus der Sollage gedrängt, so wird durch den lichtempflindlichen Transistor 8 je nach Abweichung von der Sollage ein positives oder negatives Abtastsignal erzeugt, welches der Eingangsklemme 24 der Steuereinrichtung 3 zugeleitet wird. In Abhängt gigkeit dieses Abtastsignales erzeugt die Steuereinrichtung 3 ein positives oder negatives Steuersignal für die Regeleinrichtung 4 und der Elektromotor 5 wird diesem durch äussere Einflüsse entstandenen Drehmoment entgegenwirken und die Drehscheibe wieder in die Sollage zurückführen. Es kann daher auf mechanische Rasterungen an der Drehscheibe verzichtet werden.
Die Steuereinrichtung 3 enthält weiter einen sogenannten Timer, der einen Verstärker 59, einen Widerstand 60 und einen Kondensator 61 umfasst. Mit Hilfe eines Potentiometers 62 kann die Zeitkonstante des Timers eingestellt werden. Die Aufgabe dieses Timers ist es, das Flipflop 36 anstelle durch den Hand- oder Fussschalter 27 in einstellbaren Zeitintervallen zu steuern und die Drehscheibe periodisch von einer Sollage in die nächste Sollage zu bewegen.
Mit der oben beschriebenen Antriebsvorrichtung wird ein sanftes Anfahren und ein weiches Stoppen der Drehscheibe erreicht, so dass die auf diese gelegten feinmechanischen Teile nicht durch brüske Beschleunigungen von ihrer Sollage entfernt werden. Ausserdem kann auf aufwendige mechanische Rasterteilungen verzichtet werden, wodurch der Verschleiss auf ein Minimum herabgesetzt wird und die Unterhaltarbeiten verringert werden.