DE10016959A1 - Vorrichtung zum Positionieren von gradlinig oder rotierend bewegten Maschinenteilen - Google Patents

Vorrichtung zum Positionieren von gradlinig oder rotierend bewegten Maschinenteilen

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Positionieren eines über ein Stellglied und einen Regelkreis gradlinig oder rotierend in einem Gehäuse bewegten Maschinenteiles, wobei als Sollwert für die Positionen eine Taktscheibe bzw. ein Taktlineal verwendet wird, das bzw. die im Strahlengang einer Lichtquelle-Sensor-Einheit angeordnet ist. Zwischen einer Lichtquelle und der Taktscheibe bzw. dem Taktlineal ist eine Strahlenmaske aus einem Filmmaterial angeordnet, wobei abstandssichernde Elemente zur Taktscheibe bzw. zum Taktlineal hin und eine Positionier- und Befestigungsebene für die Zuordnung zu einer Aufnahmeplatte hin vorhanden sind. Ferner sind Führungsmittel für die Positionierung der Strahlenmaske in dem Gehäuse vor der Lichtquelle vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Positionieren eines über ein Stellglied und einen Regelkreis gradlinig oder rotie­ rend in einem Gehäuse bewegten Maschinenteiles, wobei als Soll­ wert für die Positionen eine Taktscheibe bzw. ein Taktlineal verwendet wird, das bzw. die im Strahlengang einer Lichtquelle- Empfänger-Einheit (LEE) angeordnet ist.
Vorrichtungen der eingangs genannten Art sind beispielsweise aus der DE 196 41 926 (Ruhlatec Industrieprodukte GmbH) bekannt. Beim Einsatz derartiger Vorrichtungen muß dafür gesorgt werden, daß das Licht der Strahlenquelle absolut parallel austritt, damit beim Durchtritt durch die Taktscheibe bzw. das Taktlineal kein Parallaxenfehler auftritt. Hierzu gibt es aufwendige Lin­ sensysteme, die neben ihren hohen Kosten auch noch den Nachteil aufweisen, daß sie die Baulänge der Positioniervorrichtung ver­ größern. Hinzu kommt, daß auch die optische Korrektureinrichtung genau positioniert werden muß, was wegen der unterschiedlichen Bauformen häufig Schwierigkeiten verursacht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrich­ tung zum Positionieren von gradlinig oder rotierend bewegten Maschinenteilen für einer Lichtquelle-Empfänger-Einheit zu ent­ wickeln, die für beliebige Lichtquellen ohne aufwendige optische Korrektureinrichtungen für eine hinreichende Parallelität der Strahlen sorgt und die die Gesamtbaulänge in Richtung der opti­ schen Achse verkürzt.
Die Lösung basiert auf einer als Filmsegment ausgebildeten Mas­ ke, die in allen Achsen mit sehr hoher Genauigkeit im Strahlen­ gang einer Lichtquelle-Empfänger-Einheit durch Trennung und Zuordnung folgender Funktionen positioniert wird:
Durch die Maske und den Maskenträger (Fig. 3) bzw. durch die Maske (Fig. 5) wird die maßliche Zuordnung in zwei Richtungen realisiert, z. B. Ausrichtung in der Filmebene (2 Achsen).
Die dritte Richtung wird durch die Befestigung (z. B. Kleben) der Maske an der Aufnahmeplatte bestimmt. Gleichzeitig wird durch die Aufnahmeplatte die Stabilität des Systems erzielt.
Die maßliche Zuordnung der Maske zur Taktscheibe wird durch abstandsichernde Elemente (z. B. eingeprägte Abstandshalter, wie Noppen oder Stege) am Maskenträger (Fig. 4a) bzw. an der Auf­ nahmeplatte (Fig. 6) erreicht.
Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbei­ spiele näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Positionieren von rotierenden Maschinentei­ len;
Fig. 2 Frontalansicht in Pfeilrichtung gemäß Fig. 1;
Fig. 3 Explosivdarstellung der Anordnung gemäß Fig. 1;
Fig. 4a, 4b 2 alternative Abstandshalter in vergrößerter Dar­ stellung gemäß Ausschnitt A von Fig. 1;
Fig. 5 Alternative zur Anordnung der Strahlenmaske gemäß Fig. 3 in Explosivdarstellung;
Fig. 6 Einzelheit B von Fig. 5 als Teilquerschnitt dar­ gestellt;
Fig. 7 Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Positionieren von gradlinig bewegten Maschin­ enteilen;
Fig. 8 Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung nach Fig. 7;
Fig. 9 Perspektivische Ansicht in Explosivdarstellung gemäß Fig. 8.
Die erfindungsgemäße Lösung basiert auf einer als Filmsegment ausgebildeten Maske, die in allen Achsen mit sehr hoher Genau­ igkeit im Strahlengang einer Lichtquelle zu einer Taktscheibe positioniert wird, realisiert durch die Trennung der Funktionen und der Zuordnung dieser Funktionen in verschiedene Bauteile.
Die Positioniereinrichtung aus Taktscheibe, Maskenträger, Maske und Aufnahmeplatte soll zu dem Strahlengang von Lichtquelle und Empfänger montiert werden. Die Taktscheibe ist hierzu an der rotierenden Druckwalze zu befestigen, während die Aufnahmeplatte mit dem Maskenträger und der Maske auf der Achse der Druckwalze gelagert und am Gestell gegen Verdrehen gesichert werden muß. Die Befestigung der Aufnahmeplate mit Maskenaufnahme und Maske erfolgt so, daß zwischen der Taktscheibe und der Maske ein sehr enger Spalt realisiert wird. Hierzu sind am Maskenträger ab­ standssichernde Elemente vorhanden, die beim Anliegen bzw. Schleifen an der Taktscheibe diesen vorgesehenen Abstand si­ chern.
Die Aufnahmeplatte und der Maskenträger sind fest miteinander zu verbinden (z. B. kleben). Dabei sichert die Maskenaufnahme über die Lagerung auf der Achse der Druckwalze und dem entsprechenden Maskenfenster die maßliche Zuordnung der Maske zur Taktscheibe, während die Aufnahmeplatte als Anlage- und Befestigungsfläche im Maskenfenster für die Maske dient und die Stabilität des Systems sowie die Befestigung am Gestell realisiert.
Diese Befestigung am Gestell erfolgt, nachdem die Aufnahmeplatte mit Maskenaufnahme und Maske auf der Achse der Druckwalze auf­ geschoben wurde und in den vorbestimmten Abstand (Anliegen der Abstandsnoppen an der Taktscheibe) gebracht wurde, was nachfol­ gend erläutert wird:
  • 1. Taktscheibe an rotierendem Element (Druckwalze) befestigen,
  • 2. Aufnahmeplatte und Maskenaufnahme zueinander ausrichten und miteinander verbinden (z. B. kleben),
  • 3. Maske in Maskenaufnahme ausrichten und an der Aufnahmeplat­ te befestigen (z. B. kleben),
  • 4. Aufnahmeplatte mit Maskenaufnahme und Maske auf die Achse der Druckwalze aufschieben, bis die abstandssichernden Elemente (z. B. Noppen oder Stege) an der Taktscheibe an­ liegen bzw. schleifen,
  • 5. In dieser Stellung Aufnahmeplatte mit Maskenaufnahme und Maske am Gestell befestigen.
Bei dem rotierend bewegten Maschinenteil gemäß Fig. 1 handelt es sich beispielsweise um eine Druckerwalze 1 (in Teilansicht), die auf der Antriebsachse 2 eine Taktscheibe 3 trägt.
Seitlich von der Taktscheibe 3 - im Bereich des Außenumfanges - sind Markierungen 3a angeordnet, die im Strahlengang einer Lichtquelle-Empfänger-Einheit 5, 6 liegen. Als Strahlenquelle wird eine Lichtquelle gewählt, die dem jeweils verwendeten Sen­ sortyp entspricht.
Auf der einen Seite der Taktscheibe 3 ist der Empfänger 5 und auf der anderen Seite eine Strahlenquelle, z. B. die Lichtquelle 6, an einem nicht dargestellten Gehäuse befestigt, wobei zwischen der Taktscheibe 3 und der Lichtquelle 6 im Strahlengang noch eine Strahlenmaske 7 auf einem Maskenträger 8 positioniert ist, die in mehreren Raumachsen ausgerichtet werden kann. Auf der Rückseite des Maskenträgers 8 (von der Druckwalze 1 aus gesehen) befindet sich eine Befestigungsebene (10a in Fig. 4a, 10b in Fig. 6), die zum Anschluß an die Aufnahmeplatte 11 vor­ bereitet ist.
Gemäß einer in Fig. 5 dargestellten Variante der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung zum Positionieren von gradlinig oder rotie­ rend bewegten Maschinenteilen kann der Maskenträger 8 auch ent­ fallen, wobei dann die Aufnahmeplatte 11 und die Strahlenmaske 7 jeweils Funktionen des Maskenträgers übernehmen. In Fig. 5 ist hierzu die Aufnahmeplatte 11 mit abstandssichernden Ele­ menten in Form von Abstandshaltern 9 versehen und die Strahlen­ maske 7 erreicht die Größe des Maskenträgers, so daß sie auf der Antriebsachse 2 über eine entsprechende Bohrung und einer Füh­ rungsfläche 20 positioniert werden kann.
Zur Verdeutlichung der alternativen Ausführungsform ist in Fig. 6 die Einzelheit B von Fig. 5 als Teilquerschnitt dargestellt. Man erkennt, daß zwischen der Aufnahmeplatte 11 und der Takt­ scheibe 3 abstandssichernde Elemente in Form von Abstandshaltern 9 für die genaue Positionierung beider Teile sorgen. Über eine Klebefläche 10b ist die Strahlenmaske 7 direkt an der Aufnahme­ platte 11 befestigt. Ein Anschlag 14 sorgt für den richtigen Abstand zum Gehäuse der erfindungsgemäßen Positioniervorrichtung (nicht dargestellt).
Wie eingangs erwähnt, können anstelle der rotierenden Maschinen­ teile auch gradlinig bewegte Maschinenteile mit der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung genau positioniert werden. Dies ist in den Fig. 7 bis 9 dargestellt, wobei gleiche Teile gleiche Bezugs­ zeichen tragen. Zwischen einem Empfänger 5 und einer Lichtquelle 6 befinden sich Maskenträger 8 und Aufnahmeplatte 11 sowie das in Pfeilrichtung abtastbare Taktlineal 4.
Zur Montage wird der Maskenträger 8 mit der Strahlenmaske 7 auf den mit Führungsstiften 22 versehenen Schlitten 13 aufgelegt. Dann wird die Aufnahmeplatte 11 auf den Maskenträger 8 gelegt und über Schrauben 15 am Schlitten 13 befestigt. Bei einer Bewe­ gung des Schlittens 13 entlang der Schlittenführungen 16 können die im Strahlengang der Lichtquelle-Empfängereinheit 5, 6 durch­ laufenden Markierungen 3b gezählt und daraus die Position des Schlittens 13 bestimmt werden.
Grundsätzlich kann der Maskenträger 8 aus jedem verwindungs­ steifen Material hergestellt werden. Vorzugsweise wird ein me­ tallischer Werkstoff verwendet, da dieser auch mit der entspre­ chenden Präzision bearbeitet werden kann.
Die maßliche Zuordnung der Maske zum Taktlineal wird durch ab­ standssichernde Elemente 18 (z. B. eingeprägte Abstandshalter, wie Noppen oder Stege) am Maskenträger 8 oder an der Aufnahme­ platte 11 erreicht.
Für die an dem Maskenträger 8 oder an der Strahlenmaske 7 be­ findlichen Positionier- oder Befestigungsebenen 10a, 10b können Orientierungsmarken 17 für Kleb- oder Laserschweißverbindungen verwendet werden. Es ist vorteilhaft, wenn die Abstandshalter 9 um die Fensteröffnung 19 des Maskenträgers 8 herum angeordnet sind. Dies garantiert den genauen Abstand der Strahlenmaske 7 zur Taktscheibe bzw. zum Taktlineal hin.
Im Falle der in Fig. 5 gezeigten Variante können die Abstands­ halter 9, 18 durch eine Fensteröffnung 21 gegen die Taktscheibe 3 gedrückt und somit kann der Abstand zur Aufnahmeplatte 11 genau eingestellt werden.
Bezugszeichenliste
1
Druckerwalze
2
Antriebsachse
3
Taktscheibe
3a, b Markierungen
4
Taktlineal
5
Empfänger
6
Lichtquelle
7
Strahlenmaske
8
Maskenträger
9
Abstandshalter
10a, b Positionier- und Befestigungsebene
11
Aufnahmeplatte
12
Plattenhalter
13
Schlitten
14
Anschlag
15
Schraube
16
Schlittenführungen
17
Orientierungsmarken
18
abstandssichernde Elemente
19
,
21
Fensteröffnung
20
Führungsflächen
22
Führungsstift

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Positionieren eines über ein Stellglied und einen Regelkreis gradlinig oder rotierend in einem Gehäuse bewegten Maschinenteiles, wobei als Sollwert für die Posi­ tionen eine Taktscheibe (3) bzw. ein Taktlineal (4) ver­ wendet wird, das bzw. die im Strahlengang einer Licht­ quelle-Sensor-Einheit (5), (6) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen einer Lichtquelle (6) und der Taktscheibe (3) bzw. dem Taktlineal (4) eine Strahlenmaske (7) aus einem Filmmaterial angeordnet ist, wobei abstandssichernde Ele­ mente (9), (18) zur Taktscheibe bzw. zum Taktlineal hin und eine Positionier- und Befestigungsebene (10a, b) für die Zuordnung zu einer Aufnahmeplatte (11) hin vorhanden sind,
und daß Führungsmittel (12), (14), (22) für die Positionie­ rung der Strahlenmaske (7) in dem Gehäuse vor der Licht­ quelle (6) vorgesehen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die zwischen der Lichtquelle (6) und der Taktscheibe (3) bzw. dem Taktlineal (4) angeordnete Strahlenmaske (7) in einem, ein Fenster aufweisenden Maskenträger (8) im Strahlengang der Lichtquelle (6) positioniert ist,
wobei der Maskenträger (8) einerseits abstandssichernde Elemente (9), (18) zur Taktscheibe bzw. zum Taktlineal hin und andererseits eine Positionier- und Befestigungsebene (10a, 10b) für die Zuordnung zu einer Aufnahmeplatte (11) hin aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Strahlenmaske (7) in ihrer Form so bemessen ist,
daß ihre Position auf der Antriebsachse (2) und zur Auf­ nahmeplatte (11) hin über Führungsflächen (20) justierbar ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenhalter (12) die Maske (7) in Längs- und Querrichtung einer Ebene parallel zur Ebene des Masken­ trägers (8) oder zur Aufnahmeplatte (11) positionieren.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske (7) gegen die Aufnahmeplatte (11) angedrückt und dabei in der Ebene der Aufnahmeplatte (11) fixiert wird.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Maskenträger (8) aus einem metallischen Werkstoff besteht.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (9), (18) aus in den Maskenträger (8) eingeprägten Noppen oder Stegen bestehen.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionier- und Befestigungsebene (10a, b) Orien­ tierungsmarken (17) für Kleb- oder Laserschweißverbindungen aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeplatte (11) aus einem verwindungssteifen Material, insbesondere aus Metall besteht und die mecha­ nische Stabilität für eine schwingungsfreie Befestigung an einem beweglichen Schlitten (13) ausreicht, über den die Aufnahmeplatte (11) mit Maskenträger (8) hinauskragt.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die abstandssichernden Elemente (9), (18) im Bereich der Fensteröffnung (21) des Maskenträgers (8) und im engen Abstand hierzu angeordnet sind.
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