DE1513402A1 - Impulsgeber fuer Lagensteuerungen,insbesondere an Werkzeugmaschinen - Google Patents

Description

• Um-Pulsgeber für lagensteuerungen, insbesondere an Werkzeugmaschinen" Bei lagensteuerungen, die mit digitalen Größen arbei- ten, kann als Impulsgeber ein mit dem zu steuernden Objekt verbundener Maßstab dienen, der eine aus abwechselnd lichtdurchlässigen und lichtundurchlässigen Feldern bestehende Teilung trägt und zwischen einer Lichtquelle und mindestens einer fotoelektrischen Zelle, et- wa einer Fotodiode, angeordnet ist, die bei der Bewegung des Objekts elektrische Impulse liefert, welche digital ausgewertet werden. Im einfachsten fall trägt der Maßstab nur eine einzige feine Teilung und erzeugt mittels einer einzigen Zelle elektrische Impulse, die gezählt werden, und deren Summe dem Weg des Objekts proportional ist. Der Maßstab kann aber auch mehrere Teilungen oder Spuren tragen, die binär verschlüsselt sind, und von denen jede einer lichtelektrischen Zelle zugeordnet ist. In jedem Falle nimmt die Feinheit der Teilung mit dem Grade der geforderten Genauigkeit zu. Ist beispielsweise die Bewegung des Objekte eine Rotation und soll der Drehwinkel, um den das Objekt verstellt wird, auf eine Bogenminute genau einstellbar sein, dann erfordert dies, bezogen auf eine volle Umdrehung, eine Teilung mit 21 600 Strichen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hohen Maß von Genauigkeit mit einen Maßstab zu erreichen, dessen Feinteilung wesentlich gröber geteilt ist, als dem verlangten Winkel- oder Weginkrenent entsprieht. Sie beruht auf-dem Gedanken, den Abstand zwischen zwei Strichen einer verhältnismäßig groben Teilung im Maß- stab optisch zu vergrößern und die vergrößerte Strecke durch Anordnung einer Reihe von lichtelektrinohen Zel- len aufzuteilen, um auf diese Weine den verlangten Ge- nauigkeitsgrad zu erhalten. Die Erfindung geht somit aus von einem Impulsgeber für lagensteuerungen, insbesondere an Werkzeugmaschinen, mit einer mit dem zu steuernden Objekt verbundenen Kodierscheibe mit einer Anzahl einander paralleler, aus abwechselnd lichtdurchlässigen und lichtundurchlässi-gen Feldern bestehenden Teilungen verschiedener Feld- breite, einer Lichtquelle auf der einen Seite der Scheibe und einer Reihe lichtelektrischer Zellen auf der anderen Seite der Scheibe der Lichtquelle gegen- über, von denen jede einer Teilung zugeordnet ist, und deren Impulse digital ausgewertet werden. Zur Lösung der genannten Aufgabe ist erfindungsgemäß der Feintei- lung eine gesonderte Lichtquelle und statt nur einer lichtelektrischen Zelle eine weitere Reihe lichtelek- trischer Zellen zugeordnet, die parallel zur Richtung der Bewegung jedes die gesonderte Lichtquelle passie- renden Teilstrichs der Feinteilung liegt, und es ist zwischen der weiteren Reihe und der gesonderten Licht- quelle eine Optik angeordnet, die jedes durch ein lichtdurchlässiges Feld der Feinteilung tretende Strah- lenbündel nacheinander auf sämtliche Zellen der weite- ren Reihe richtet, bevor das nächstfolgende Bündel den Anfang der weiteren Reihe erreicht, wobei ein Wahl- rohalter vorgesehen ist, der auf eine beliebige Zelle der weiteren Reihe gelegt werden kann und deren Impuls zur digitalen Auswertung weiterleitet.
• In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die Zellen an den Eingang einer Triggersahaltung angeschlossen, die sowohl dann anspricht, wenn irgend eine Zelle von hell auf dunkel geschaltet wird, als auch dann, wenn sie von dunkel auf hell geschaltet wird. Die Zeichnung veransohaulieht in rein schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, und zwar für den fall, daß es sich um eine Drehbewegung handelt und die Auswertung mittels einer binär Yersohlüsselten Kodiersoheibe geschieht. Es zeigen fiR. 1 ein Blockdiagramm, Pig. 2 eine Stirnansicht der äodiersoheibe mit lichtquellen und Fi , eine Ansicht der Scheibe in einer um 900 gegen Pig. 2 um die waagerechte gedrehten Projektion mit der zugehörigen lpparatur.
• Im gezeichneten Beispiel handelt es sich um die Einstellung eines Teiles einer Arbeitssasehine 1, beispielsweise einer zur Aufnahme einen Werkstücks die- nenden Planscheibe, auf bestimmte, beliebig wählbare Winkelstellungen mit hoher Genauigkeit. Um dies zu ermöglichen, trägt die Achse 2 der Planaoheibe eine Kodiersoheibe 3 mit insgesamt elf gestaffelt geteilten Spuren oder Teilungen von verschiedener Feinheit. Je- de Teilung besteht aus miteinander abwechselnden licht- durchlässigen und lichtundurchlässigen Feldern. Jeder Teilung ist ferner eine von elf Fotodioden 4 zugeord- not, die durch die Scheibe 3 hindurch Lieht von einer Lichtquelle 5 erbalten. Die Potodioden 4 sind über eine aus Und-Gliedervi sowie aus Und-Nicht-Gliedern be- stehende Turoohaltung 6 Bowie über ein Braten T von Einstellrelais und -sehalte= an den Eingang eines 8ehmitt-Triggers 8 gelegt. An den im Block 7 verkörper- ten Sehaltern kann *m.@ bestimmte Zahlenkombination eingestellt worden, die einer bestimmten Winkelstellung der Kodiers®heibe 3 entspricht. Erreicht die Scheibe bei ihrer Drohung diese bestimmte Stellung, so liefert der Schmitt-Trigger ein Signal, das den An- trieb der Planscheibe stillsetst. Allen dies ist bekennt und bedarf hier keiner näheren Beschreibung. Bekennt ist auch, die Schaltung so zu gestalten, daß die Scheibe bei Annäherung an die verlangte Winkelstellung mit geringerer Geschwindigkeit bewegt wird oder die verlangte Stellung überfährt, um dann langsam in. sie zurückgeführt $u werden. Besteht beispielsweise die mit 1'1" bezeichnete reinteilung der Kodierscheibe 3 aus 360 lichtdurchlässigen und 360 lichtundurchlässigen Feldern und ist der Bohmitt-Trigger so eingerichtet, daß er sowohl beim Übergang von hell auf dunkel als auch beim Übergang von dunkel auf hell anspricht, dann ist die mit der so weit beschriebenen Einrichtung erzielte Genauigkeit gleich 30 Bogenminuten. Eine Erhöhung der Genauigkeit, beispielsweise auf eine Bogenminute, wurde eine viel- fach feiner geteilte Scheibe erfordern. Mit der nach- stehend beschriebenen Gestaltung der Einrichtung ist eine derartige Erhöhung der Genauigkeit ohne Verfeinerung der Teilung möglich.
• Der mit "1" beseiehneten Feinteilung der Kodierschei- be 3 ist eine weitere Lichtquelle 9 zugeordnet, die durch eine Sa»ellinse 10 einen schart gebündelten - Lichtstrahl durch die Feinteilung, ein Objektiv 11 und eine Zylinderlinse 12 auf eine Reihe von zusätzlichen Fotodioden 13 fallen läßt. Bin. im Strahlengang vor dem Objektiv befindliches lichtdurchlässiges Feld wird mit Hilfe des Objektivs 11 im Bereich der Fotodioden 13 abgebildet. Das Bild durchläuft also naeheinander die ganze Reihe der Dioden, die somit sämtlich nacheinander beleuchtet werden. Hat das Bild eines derartigen Feldes die letzte Diode 14 Y®rlassen, dann gelangt das Bild des nächstfolgenden Feldes auf die erste Diode 15. Die Zylinderlinse 12 dient dabei lediglich zur Erhöhung der Lichtstärke.

  Soll in der eingangs angedeuteten Weise gearbeitet wer-

  den, dann wird das Bild eines jeden Feldes so groß ge-

  macht, daa seine Ausdehnung in Bewegungsrichtung gleich

  dem Abstand zwischen den Mitten der ersten Diode 15 und

  der letzten Diode 14 ist, Dann durchläuft zunächst die

  Vorderkante des Bildes die Reihe der Dioden, die nämt-

  lioh nacheinander Licht erhalten. und schließlich sämt-

  lich belichtet sind, wenn das Bild sich von 15 nach 14

  erstreckt, Im weiteren Verlauf läuft die Hinterkante

  des Bildes über die erste Diode 15 und sodann nachein-

  ander über sämtliche übrigen Dioden, die somit wieder

  verdunkelt werden, indem auf Ihnen das benachbarte

  ltohtundgrohläesge fe14 abgebildet wird, Hat dessen

  Yprderkante, die eugieie# dje Hnte:rkaate des zuvor

  betraehtetsn durchlä,aeigen Yeldeo bIldet, die Mitte

  der letzten Diode 14 erreeht, dun. gelangt die Vor-

  derkante des Bildes des nä.ahotfolgenden durchlässigen.

  Feldes auf die Mitte der ersten Diode 15.

  Mit Hilfe eines im Block 7 enthaltenen, in Pig. 3 schematisch angedeuteten Wahlschalters 16 kann eine der Dioden 13 auf den Schmitt-Trigger 8 geschaltet wer- den, der damit ein weiteres Signal erhält und so ge- staltet ist, daß er anspricht, wenn die Diode von dan- ket auf hell und von hell auf dunkel geschaltet wird, also beim Durchgang einen jeden Teilstriche in dem oben angegebenen Sinn. Das bedeutet, daß die Planscheibe zwischen zwei Teilstrichen der leinteiluxg "1" in einer Winkelstellung zum Stillstand kommt, die dgroh die .Stellung den Wahlschalters 16 gegeben ist. Damit ist die Einstellgenauigkeit um einen Faktor erhöht, der gleich der Anzahl der Dioden 13 ist. In dem angenomme- nen Ball einen Inkrements von einer Bogenminute erge- ben somit dreißig Dioden 13 die verlangte Genauigkeit, wenn die Feinteilung der godierscheibe 360 liohtdurohlä.esige und 360 lichtundurchlässige Felder enthält.

Claims (1)

1. Patentansprüehe: 1. Impulsgeber für Lagenstenerungen, insbesondere an Werksefasohinen, mit einer mit de= zu steuernden Objekt verbundenen äodierscheibe mit einer Anzahl einander paralleler, aus abwoohselnd liehtdurahlä.ssigen und lichtundurchlässigen Feldern bestehenden Teilungen ver- schiedener geldbreite, einer Lichtquelle auf der einen Seite der Seheibe und einer Reihe lichtelektrischer Zellen auf der anderen Seite der Scheibe der Lichtquel- le gegenüber, von denen jede einer Teilung zugeordnet ist, und deren Impulse digital ausgewertet werden, d a- d u r o h g e k e n n sei o h n e t , daß der Feinteilung ("1") eine gesonderte Lichtquelle (9) und statt nur einer liohtelektrisehen Zelle eine weitere Reihe (13) liohtelektriseher Zellen zugeordnet ist, die parallel zur Richtung der Bewegung jedes die gesonderte Lichtquelle (9) passierenden Teilstrichs der Feinteilung liegt, und daß zwischen der weiteren Reihe (13) und der gesonderten Lichtquelle (9) eine Optik (10, 11, 12) angeordnet ist, die jedes durch e nliahtdurohlässiges Feld der Feinteilung ("1") tretende Strahlenbündel nacheinander auf sämtliche Zellen der weiteren Reihe (13) riehtst, bevor das nächstfolgende Bündel den Anfang der weiteren Reihe (13) erreicht, wobei ein Wahlschalter (16) vorgesehen ist, der auf eine belie- bige Zelle der weiteren Reihe (13) gelegt werden kann und deren Impuls zur digitalen Auswertung weiterleitet. 2. Impulsgeber nach Anspruch 1, d a d u r o h g e -k e n n z e i ohne t 9 daß die Zellen (13) an den Eingang einer Triggerechaltung (8) angeschlossen sind, die sowohl dann ansprieht, wann irgend eine Zelle von hell auf dunkel geschaltet wird, als auch dann, wenn sie von dunkel auf hell geschaltet wird.