DE20022978U1 - Positioning unit with display device - Google Patents
Positioning unit with display deviceInfo
- Publication number
- DE20022978U1 DE20022978U1 DE20022978U DE20022978U DE20022978U1 DE 20022978 U1 DE20022978 U1 DE 20022978U1 DE 20022978 U DE20022978 U DE 20022978U DE 20022978 U DE20022978 U DE 20022978U DE 20022978 U1 DE20022978 U1 DE 20022978U1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- shaft
- positioning unit
- unit according
- mechanical device
- measuring system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 23
- 238000007142 ring opening reaction Methods 0.000 claims description 9
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 25
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 15
- 244000309464 bull Species 0.000 description 8
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 8
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 8
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 8
- 238000013461 design Methods 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 238000011161 development Methods 0.000 description 7
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 7
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 4
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 4
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 230000009347 mechanical transmission Effects 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 2
- 241000669069 Chrysomphalus aonidum Species 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000013100 final test Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005555 metalworking Methods 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/02—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using mechanical means
- G01D5/04—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using mechanical means using levers; using cams; using gearing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D18/00—Testing or calibrating apparatus or arrangements provided for in groups G01D1/00 - G01D15/00
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length-Measuring Instruments Using Mechanical Means (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Positioniereinheit zur automatischen Positionierung einer Welle, die zur Ein- bzw. Verstellung der Position der Welle eine Stellvorrichtung und zur Erfassung und Regelung der Position der Welle ein über den gesamten Drehwinkelbereich der Welle absolutes elektrisches Meßsystem aufweist.The invention relates to a positioning unit for the automatic positioning of a shaft, which has an adjusting device for setting or adjusting the position of the shaft and an absolute electrical measuring system for detecting and controlling the position of the shaft over the entire rotation angle range of the shaft.
Eine derartige Positioniereinheit ist eine Vorrichtung zur Positionierung einer Welle, die bei der Positionierung von sogenannten Einstellachsen von Maschinen, die auch als Maschinenachsen bezeichnet werden, verwendet werden. Diese Einstell- oder Maschinenachsen sind Verstell- oder Zustellachsen, mit denen beispielsweise Werkzeuge in eine Arbeitsposition verfahren werden können. Dabei wird ein Maschinenschlitten, auf dem beispielsweise ein Werkzeug angeordnet ist, einer Maschine über eine Gewindespindel bewegt.Such a positioning unit is a device for positioning a shaft that is used in the positioning of so-called setting axes of machines, which are also referred to as machine axes. These setting or machine axes are adjustment or feed axes with which, for example, tools can be moved into a working position. In this case, a machine slide, on which, for example, a tool is arranged, is moved on a machine via a threaded spindle.
Die Positioniereinheit weist eine Welle auf, die als Hohlwelle oder Vollwelle ausgebildet sein kann, und mit der einzustellenden Maschinenachse form- und/oder kraftschlüssig verbunden wird.The positioning unit has a shaft, which can be designed as a hollow shaft or a solid shaft, and is connected to the machine axis to be adjusted in a form-fitting and/or force-fitting manner.
Insbesondere finden Positioniereinheiten, d.h. Vorrichtungen zur Positionierung einer Welle, Verwendung bei Be- und Verarbeitungsmaschinen, bei denen vor der Be- bzw. Verarbeitung von Materialien dafür erforderliche Werkzeuge wie z.B.In particular, positioning units, i.e. devices for positioning a shaft, are used in machining and processing machines where the necessary tools, such as e.g.
Säge-, Bohr- oder Schleifeinrichtungen aber auch Einrichtungen zum Auftragen von Leim, Furnier, Oberflächenbeschichtungen, etc. in Abhängigkeit von den Abmessungen des herzustellenden oder zu bearbeitenden Gegenstandes in definierte Positionen gefahren werden müssen. Diese Be- bzw. Verarbeitungsmaschinen finden in der verarbeitenden Industrie beispielsweise beiSawing, drilling or grinding equipment, as well as equipment for applying glue, veneer, surface coatings, etc., must be moved into defined positions depending on the dimensions of the object to be manufactured or processed. These processing machines are used in the manufacturing industry, for example in
p:\document\1100741 .docp:\document\1100741 .doc
Holzbearbeitungs- bzw. Holzverarbeitungsmaschinen starke Verwendung.Heavy use in woodworking and wood processing machines.
Beispielsweise müssen bei der Herstellung von Möbeln eine Vielzahl von Möbelteilen, die jeweils verschiedene Abmessungen aufweisen, gefertigt werden. Die verschiedenen Möbelteile werden dabei regelmäßig auf einer Holzbearbeitungsmaschine zugeschnitten, gefräst, geschliffen, mit Bohrungen versehen, etc.. Das heißt, für die Fertigung von jedem Möbelteil muß die Holzbearbeitungsmaschine auf verschiedene Maße eingestellt werden.For example, when manufacturing furniture, a large number of furniture parts, each with different dimensions, must be manufactured. The various furniture parts are regularly cut, milled, sanded, drilled, etc. on a woodworking machine. This means that the woodworking machine must be set to different dimensions to produce each piece of furniture.
Die Einstellung der Holzbearbeitungsmaschinen auf die jeweils gewünschten Maße erfolgt über die obenerwähnten Einstellachsen bislang überwiegend von Hand.The adjustment of the woodworking machines to the desired dimensions has so far been carried out mainly by hand using the adjustment axes mentioned above.
Aus der DE 197 03 525.6 ist eine Positioniereinheit zur automatischen Positionierung einer Welle über den gesamten Drehwinkelbereich der Welle bekannt. Die aus der DE 197 03 525.5 bekannte Positioniereinheit erlaubt eine hochpräzise Positionierung einer Welle über den gesamten Drehwinkelbereich der Welle. Das in der vorgenannten Positioniereinheit integrierte Meßsystem kann sowohl inkremental als auch absolut sein.
20A positioning unit for automatically positioning a shaft over the entire rotation angle range of the shaft is known from DE 197 03 525.6. The positioning unit known from DE 197 03 525.5 allows highly precise positioning of a shaft over the entire rotation angle range of the shaft. The measuring system integrated in the aforementioned positioning unit can be both incremental and absolute.
20
Der Meßbereich dieser Meßsysteme umfaßt in der Regel einen Winkelbereich von mehreren Umdrehungen der Welle, beispielsweise von hundert 360°- Umdrehungen der Welle.The measuring range of these measuring systems usually covers an angular range of several revolutions of the shaft, for example one hundred 360° revolutions of the shaft.
Nachteilig bei dieser bekannten Positioniereinheit ist, daß bei einer Betriebsunterbrechung, die beispielsweise auf einen Schaden in der Positioniereinheit zurückzuführen ist, die Information über die genaue Position der Welle verloren gehen bzw. aufgrund eines Schadens in der Datenübertragungseinheit nicht mehr ausgelesen werden kann.A disadvantage of this known positioning unit is that in the event of an interruption in operation, which is due, for example, to damage to the positioning unit, the information about the exact position of the shaft is lost or can no longer be read due to damage to the data transmission unit.
Bei einer absoluten Messung ist innerhalb des Meßbereichs jeder Position der Welle ein eindeutiger ZahlenwertIn an absolute measurement, a unique numerical value is available within the measuring range for each position of the shaft.
zugeordnet. Bei einem Schaden an der Positioniereinheit, der einen Austausch der schadhaften Positioniereinheit gegen eine funktionsfähige erfordert, ist der die genaue Position der Welle angebende Positionswert nicht mehr bekannt.If the positioning unit is damaged and requires the defective positioning unit to be replaced with a functioning one, the position value indicating the exact position of the shaft is no longer known.
In diesem Fall muß die Maschinenachse vor dem Austausch der schadhaften Positioniereinheit gegen eine funktionsfähige in eine eindeutig definierte und bekannte Referenzposition gefahren werden, damit das elektrische Meßsystem der funktionsfähigen Positioniereinheit auf den dieser Referenzposition zugeordneten Referenzwert eingestellt werden kann. Üblicherweise wird als Referenzposition eine Position gewählt, bei der sich die Maschinenachse in einer Endlage befindet. Auf diesen der Endlage zugeordneten Referenzwert, beispielsweise Null, muß dann die Positioniereinheit und damit deren internes Meßsystem eingestellt werden. Die Einstellung kann nur elektrisch über eine Datenschnittstelle, z.B. eine CAN-Bus-Schnittstelle, erfolgen.In this case, the machine axis must be moved to a clearly defined and known reference position before the defective positioning unit is replaced with a functioning one, so that the electrical measuring system of the functioning positioning unit can be set to the reference value assigned to this reference position. A position is usually selected as the reference position in which the machine axis is in an end position. The positioning unit and thus its internal measuring system must then be set to this reference value assigned to the end position, for example zero. The setting can only be made electrically via a data interface, e.g. a CAN bus interface.
Wird ein inkrementales Meßverfahren mit Abspeicherung des Meßwerts in einem nichtflüchtigen Speicher verwendet, dann ergibt sich zusätzlich ein Problem, wenn die Maschine im stromlosen Zustand verstellt wurde. Dann weicht der in dem elektrischen Meßsystem der Positioniereinheit abgespeicherte Positionswert der Welle von der tatsächlichen Position der Welle ab. Insofern ist auch hier eine erneute Justierung des elektrischen Meßsystems erforderlich, bei dem die Maschinenachse in eine Referenzposition gefahren werden muß und die Positioniereinheit auf den dieser Referenzposition zugeordneten Referenzwert eingestellt werden muß.If an incremental measuring method is used with the measured value stored in a non-volatile memory, an additional problem arises if the machine is adjusted while the power is off. The position value of the shaft stored in the electrical measuring system of the positioning unit then deviates from the actual position of the shaft. In this respect, the electrical measuring system must be readjusted here too, in which the machine axis must be moved to a reference position and the positioning unit must be set to the reference value assigned to this reference position.
Nachteilig bei der bekannten Positioniereinheit ist, daß bei einem Verlust der Information über die genaue Position der Welle ein aufwendiges Einstellungsverfahren, wie vorstehend beschrieben, durchgeführt werden muß.A disadvantage of the known positioning unit is that if the information about the exact position of the shaft is lost, a complex adjustment procedure, as described above, must be carried out.
Weiterhin kann bei einem Ausfall der Positioniereinheit auch die die Maschinenachse verstellende StellvorrichtungFurthermore, in the event of a failure of the positioning unit, the adjusting device for adjusting the machine axis
betroffen sein, so daß die Maschinenachse vor dem Einbau einer funktionsfähigen Positioniereinheit von Hand in eine entsprechende Referenzposition gefahren werden muß. Dies ist aufwendig und erfordert in der Regel zusätzliche Mittel, die ein Verstellen der Maschinenachse von Hand erlauben.
5be affected, so that the machine axis must be moved manually to a corresponding reference position before a functional positioning unit is installed. This is complex and usually requires additional means that allow the machine axis to be adjusted manually.
5
Noch nachteiliger ist die Situation, wenn die Positioniereinheit während des Betriebes der Be- bzw. Verarbeitungsmaschine ausfällt. In einem solchen Fall kann das Fahren der Maschinenachse in eine Referenzposition unmöglich sein, da sich noch ein Werkzeug, beispielsweise eine Kreissäge, im Eingriff mit dem bearbeiteten Gegenstand befindet. Ein Fahren der Maschinenachse in die Referenzposition würde dann zu einer Beschädigung des Werkzeugs und/oder des bearbeiteten Gegenstandes führen.The situation is even more disadvantageous if the positioning unit fails during operation of the processing machine. In such a case, it may be impossible to move the machine axis to a reference position because a tool, such as a circular saw, is still in engagement with the object being processed. Moving the machine axis to the reference position would then lead to damage to the tool and/or the object being processed.
In einem solchen Fall sind daher umfängliche Reparaturmaßnahmen erforderlich, bei denen die Be- bzw. Verarbeitungsmaschine soweit zerlegt werden muß, daß ein Entnehmen des sich im Eingriff befindlichen Werkzeugs bzw. des bearbeiteten Gegenstandes möglich ist, so daß die Maschinenachse nachfolgend in die Referenzposition gefahren werden kann. Anschließend kann dann die schadhafte Positioniereinheit gegen eine funktionsfähige Positioniereinheit ausgetauscht werden.In such a case, extensive repair work is required, in which the machining or processing machine must be dismantled to such an extent that the tool in use or the object being machined can be removed so that the machine axis can then be moved to the reference position. The defective positioning unit can then be replaced with a functional positioning unit.
Grundsätzlich ist eine Ausgabe der genauen Position aus einem internen absoluten Meßsystem bzw. bei einem inkrementalen Meßsystem aus einem elektronischen Speicher, beispielsweise einem nichtflüchtigen Speicher, der schadhaften Positioniereinheit denkbar. Sofern jedoch das elektrische Auslesen der genauen Position aufgrund des Schadens, beispielsweise bei einem Ausfall des Datenbus oder des Meßsystems, nicht mehr möglich ist, muß die Maschinenachse vor dem Einbau der funktionsfähigen Positioniereinheit zunächst in eine Referenzposition gefahren werden. Dies ist jedoch, wie vorstehend dargelegt, sehr aufwendig.In principle, it is possible to output the exact position from an internal absolute measuring system or, in the case of an incremental measuring system, from an electronic memory, for example a non-volatile memory, of the defective positioning unit. However, if the electrical reading of the exact position is no longer possible due to the damage, for example if the data bus or the measuring system fails, the machine axis must first be moved to a reference position before the functional positioning unit is installed. However, as explained above, this is very complex.
4a4a
Aus der DE 34 19 499 C2 ist ein Meßwertgeber zur Erfassung der Position eines Antriebselements eines Werkzeugs- oder Werkstücks bekannt, der einen Zähler mit mechanischem Zählwerk und einen Steuerimpulsgeber zur Erzeugung von elektrischen Steuerimpulsen als Positions-Istwertgeber aufweist. Das mechanische Zählwerk und der Steuerimpulsgeber sind dabei starr miteinander gekoppelt und haben eine gemeinsam zu einer lösbaren Kupplung gehörende Kupplungswelle.From DE 34 19 499 C2 a measuring sensor for detecting the position of a drive element of a tool or workpiece is known, which has a counter with a mechanical counter and a control pulse generator for generating electrical control pulses as an actual position sensor. The mechanical counter and the control pulse generator are rigidly coupled to one another and have a coupling shaft that belongs to a detachable coupling.
fttf » C · f Cfttf » C · f C
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es mithin, eine Positioniereinheit bereitzustellen, die nicht die oben aufgeführten Nachteile aufweist. Aufgabe ist es somit insbesondere, eine Positioniereinheit bereitzustellen, die einen einfachen und zuverlässigen Austausch einer Positioniereinheit in jeder Position einer Maschinenachse ermöglicht.The object of the present invention is therefore to provide a positioning unit which does not have the disadvantages listed above. The object is therefore in particular to provide a positioning unit which enables a simple and reliable exchange of a positioning unit in any position of a machine axis.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch Bereitstellung einer Positioniereinheit gemäß Schutzanspruch 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 18 angegeben.The object underlying the invention is achieved by providing a positioning unit according to claim 1. Preferred developments are specified in the dependent claims 2 to 18.
Bei der vorliegenden Erfindung kann eine Positioniereinheit zur automatischen Positionierung einer Welle verwendet werden, die zur Einstellung der Position der Welle eine Stellvorrichtung und zur Erfassung und Regelung der Position der Welle ein über den gesamten Drehwinkelbereich der Welle absolutes elektrisches bzw. elektronisches Meßsystem aufweist, wobei die Positioniereinheit zusätzlich eine mechanische Einrichtung zur Erfassung und Anzeige der Position der Welle aufweist und wobei das elektrische Meßsystem und die mechanische Einrichtung im Hinblick auf die Erfassung der Position der Welle aufeinander abgleichbar sind.In the present invention, a positioning unit can be used for the automatic positioning of a shaft, which has an adjusting device for setting the position of the shaft and an absolute electrical or electronic measuring system for detecting and regulating the position of the shaft over the entire rotation angle range of the shaft, wherein the positioning unit additionally has a mechanical device for detecting and displaying the position of the shaft and wherein the electrical measuring system and the mechanical device can be adjusted to one another with regard to detecting the position of the shaft.
Die Stellvorrichtung kann einen Stellantrieb wie beispielsweise ein Elektromotor, insbesondere ein Schrittmotor, umfassen, der mit der Welle auf herkömmliche Art und Weise beispielsweise über Riemen, Zahnriemen, Reibscheiben, Kupplung, Flansch, ein oder mehrere Getriebe bzw. ein oder mehrere Getriebegruppen verbunden ist.The actuating device may comprise an actuator such as an electric motor, in particular a stepper motor, which is connected to the shaft in a conventional manner, for example via belts, toothed belts, friction disks, coupling, flange, one or more gears or one or more gear groups.
Als elektrisches Meßsystem kann beispielsweise das aus der DE 197 03 525.6 bekannte Meßsystem verwendet werden. Dieses Meßsystem erlaubt zum einen die Erfassung als auch die Regelung der Position der Welle. Dabei wird in die Positioniereinheit ein Positionswert der Welle als Sollwert eingegebenen, wonach die Stellvorrichtung eine VerstellungThe measuring system known from DE 197 03 525.6 can be used as an electrical measuring system. This measuring system allows the position of the shaft to be recorded and controlled. A position value of the shaft is entered into the positioning unit as a target value, after which the adjusting device performs an adjustment.
der Welle bzw. Einstellung der Welle in die gewünschte Position bewirkt.the shaft or adjusting the shaft to the desired position.
Innerhalb des Meßbereichs ist beispielsweise jeder Position der Welle ein eindeutiger Zahlenwert zugeordnet. Die Position der Welle kann dabei über die Anzahl der vollständigen bzw. teilweisen Umdrehungen der Welle definiert sein. Der zugeordnete Zahlenwert kann beispielsweise auf der Anzahl der vollständigen und/oder teilweisen Umdrehungen der Welle und der Steigung eines an der Welle vorhandenen Gewindes, über das die Verstellung der zugehörigen Maschinenachse bewirkt wird, basieren. Selbstverständlich sind auch andere Zuordnungsmöglichkeiten von Zahlenwerten zu der Position der Welle möglich, beispielsweise bei einer Verstellung der Maschinenachse über einen Zahnstangen-Ritzel-Kombination. Das Meßsystem ist dabei ein absolutes Meßsystem. Das in der Positioniereinheit integrierte Meßsystem ist dabei ein absolutes Meßsystem.Within the measuring range, for example, each position of the shaft is assigned a unique numerical value. The position of the shaft can be defined by the number of complete or partial revolutions of the shaft. The assigned numerical value can, for example, be based on the number of complete and/or partial revolutions of the shaft and the pitch of a thread on the shaft that is used to adjust the associated machine axis. Of course, other ways of assigning numerical values to the position of the shaft are also possible, for example when the machine axis is adjusted using a rack and pinion combination. The measuring system is an absolute measuring system. The measuring system integrated in the positioning unit is an absolute measuring system.
Die erfindungsgemäße Positioniereinheit weist ferner Mittel zur Befestigung der Positioniereinheit an einer zu positionierenden Maschinenachse auf. Diese Mittel können dabei unterschiedlich ausgestaltet sein. Beispielsweise kann die erfindungsgemäße Positioniereinheit eine Welle in Form einer Hohlwelle aufweisen, die auf eine Maschinenachse aufschiebbar ist. Beispielsweise über einen an der Hohlwelle angeordneten Klemmring kann dann die Hohlwelle mit der Maschinenachse kraftschlüssig verbunden werden. Selbstverständlich kann die als Hohlwelle ausgebildete Welle auch über andere Mittel form- und/oder kraftschlüssig mit der Maschinenachse verbunden werden.The positioning unit according to the invention also has means for fastening the positioning unit to a machine axis to be positioned. These means can be designed in different ways. For example, the positioning unit according to the invention can have a shaft in the form of a hollow shaft that can be pushed onto a machine axis. The hollow shaft can then be connected to the machine axis in a force-fitting manner, for example via a clamping ring arranged on the hollow shaft. Of course, the shaft designed as a hollow shaft can also be connected to the machine axis in a form-fitting and/or force-fitting manner using other means.
Bei Ausbildung der Welle als Vollwelle bzw. massive Welle kann die erfindungsgemäße Positioniereinheit über eine Kupplung, Flansch, etc. mit der Maschinenachse verbunden werden.If the shaft is designed as a solid shaft or massive shaft, the positioning unit according to the invention can be connected to the machine axis via a coupling, flange, etc.
Über die Maschinenachse werden dann die zu verstellenden Einrichtungen an der Be- bzw. Verarbeitungsmaschine wie beispielsweise Bohrer, Säge, Hobel, Fräse, Schleifvorrichtung, Abstandshalter, Vorrichtungen zur Aufbringung von Leim, Furnier oder Lack, etc., ver- bzw. eingestellt.The devices to be adjusted on the processing machine, such as drills, saws, planers, milling machines, grinding devices, spacers, devices for applying glue, veneer or varnish, etc., are then adjusted or set via the machine axis.
Bei der erfindungsgemäßen Positioniereinheit zur automatischen Positionierung einer Welle ist zusätzlich eine mechanische Einrichtung vorgesehen, die die Position der Welle erfaßt und anzeigt. Wesentlich ist, daß die mechanische Einrichtung und das elektrische Meßsystem aufeinander abgleichbar bzw. abgeglichen sind, so daß die von dem elektrischen Meßsystem erfaßte Position der Welle und die von der mechanischen Einrichtung erfaßte Position der Welle in einem eindeutigen Zuordnungsverhältnis zueinander stehen. Idealerweise ist der von dem elektrischen Meßsystem erfaßte und der von der mechanischen Einrichtung erfaßte und ausgegebene Positionswert identisch.In the positioning unit according to the invention for automatically positioning a shaft, a mechanical device is also provided which detects and displays the position of the shaft. It is important that the mechanical device and the electrical measuring system can be or are calibrated to one another so that the position of the shaft detected by the electrical measuring system and the position of the shaft detected by the mechanical device are clearly related to one another. Ideally, the position value detected by the electrical measuring system and the position value detected and output by the mechanical device are identical.
Bei einem Schaden bzw. Ausfall einer in einer Be- bzw. Verarbeitungsmaschine angeordneten Positioniereinheit kann somit unabhängig von der Art des Schadens an der Positioniereinheit die exakte Position der Welle an der mechanischen Einrichtung abgelesen werden.In the event of damage or failure of a positioning unit arranged in a processing machine, the exact position of the shaft on the mechanical device can be read regardless of the type of damage to the positioning unit.
Die gegen eine schadhafte Positioniereinheit auszutauschende funktionsfähige Positioniereinheit kann manuell oder über die in der Positioniereinheit befindlichen elektrischen Stellvorrichtung auf den entsprechenden Positionswert genau eingestellt werden. Die mechanische Anzeige zeigt dann natürlich den entsprechenden Positionswert an. Weiterhin wird dieser Positionswert durch das elektrische Meßsystem gemessen.The functional positioning unit that is to be replaced with a defective positioning unit can be set to the corresponding position value manually or using the electrical adjustment device in the positioning unit. The mechanical display then naturally shows the corresponding position value. This position value is also measured by the electrical measuring system.
Die schadhafte Positioniereinheit wird dann gegen die auf den gleichen Positionswert eingestellte funktionsfähige Positioniereinheit ausgetauscht. Somit kann die Be- bzw. Verarbeitungsmaschine unmittelbar nach dem Austausch derThe defective positioning unit is then replaced with a functional positioning unit set to the same position value. This means that the processing machine can be started up immediately after the replacement of the
schadhaften Positioniereinheit gegen eine funktionsfähige Positioniereinheit weiter betrieben werden.The defective positioning unit can be replaced with a functioning positioning unit.
Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Be- bzw. Verarbeitungsmaschine sich während des auftretenden Schadens in einem Bearbeitungszustand befand, bei dem ein Werkstück bzw. Gegenstand bearbeitet wurde. Dieser Gegenstand kann somit ohne Entnahme aus der Bearbeitungsmaschine weiter verarbeitet werden, da die bislang erforderliche Einstellung, d.h. das Fahren der Maschinenachse in eine Referenzposition entfällt.This is particularly advantageous if the processing machine was in a processing state when the damage occurred, in which a workpiece or object was being processed. This object can then be further processed without being removed from the processing machine, as the previously required adjustment, i.e. moving the machine axis to a reference position, is no longer necessary.
Die Ausfallzeit der Be- bzw. Verarbeitungsmaschine wird dadurch deutlich verringert. Insofern ermöglicht die vorliegende Erfindung eine beträchtliche Kosten reduzierung bzw. Produktivitätssteigerung, die auf die verkürzte Ausfallzeit der Maschine zurückzuführen ist.The downtime of the processing machine is thereby significantly reduced. In this respect, the present invention enables a considerable reduction in costs and an increase in productivity, which can be attributed to the shortened downtime of the machine.
Weiterhin kann der Austausch einer schadhaften Positioniereinheit gegen eine funktionsfähige Positioniereinheit von jedem Wartungspersonal vorgenommen werden. Der bislang aufwendige Austausch einer schadhaften Positioniereinheit gegen eine funktionsfähige Positioniereinheit, der von speziell geschultem Personal durchgeführt werden mußte, da gegebenenfalls die Be- bzw. Verarbeitungsmaschine teilweise zerlegt und die Maschinenachse in die Referenzposition gefahren werden mußte, entfällt nunmehr.Furthermore, any maintenance personnel can replace a defective positioning unit with a functional positioning unit. The previously time-consuming process of replacing a defective positioning unit with a functional positioning unit, which had to be carried out by specially trained personnel because the machining or processing machine had to be partially dismantled and the machine axis moved to the reference position, is no longer necessary.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist die mechanische Einrichtung zur Anzeige der Position in der Positioniereinheit integriert angeordnet.According to an advantageous development, the mechanical device for displaying the position is integrated in the positioning unit.
Bei den Be- bzw. Verarbeitungsmaschinen sind häufig eine Vielzahl von Positioniereinheiten zur automatischen Positionierung einer Maschinenachse in unmittelbarer Nachbarschaft zueinander angeordnet, so daß die Positioniereinheiten kompakt konstruiert sein müssen. Insofern ist es bevorzugt, daß die mechanische Einrichtung in der Positioniereinheit integriert angeordnet ist.In the processing machines, a large number of positioning units for the automatic positioning of a machine axis are often arranged in close proximity to one another, so that the positioning units must be designed compactly. In this respect, it is preferred that the mechanical device is arranged integrated in the positioning unit.
• e · » » tat* «• e · » » did* «
Ungeachtet dessen wird eine Miniaturisierung dieser Positioniereinheiten auch von den Herstellern der Be- bzw. Verarbeitungsmaschinen gewünscht, um die Verarbeitungsmaschinen insgesamt kompakter gestalten zu können.Regardless of this, a miniaturization of these positioning units is also desired by the manufacturers of the processing machines in order to be able to make the processing machines more compact overall.
Es ist bevorzugt, daß das elektrische Meßsystem und die mechanische Einrichtung zur Erfassung der Position der Welle mit der Stellvorrichtung über ein oder mehrere Übertragungsmittel mechanisch gekoppelt sind.It is preferred that the electrical measuring system and the mechanical device for detecting the position of the shaft are mechanically coupled to the actuating device via one or more transmission means.
Bei einer mechanischen Kopplung des elektrischen Meßsystems als auch der mechanischen Einrichtung mit der Stellvorrichtung wird jede Änderung der Position der Welle bzw. jede Verstellung der Welle unmittelbar an der Welle abgegriffen und auf das elektrische Meßsystem bzw. die mechanische Einrichtung übertragen.If the electrical measuring system and the mechanical device are mechanically coupled to the adjusting device, any change in the position of the shaft or any adjustment of the shaft is picked up directly at the shaft and transmitted to the electrical measuring system or the mechanical device.
Insbesondere ist es bevorzugt, daß zwischen Stellantrieb, wie beispielsweise einem Elektromotor, insbesondere einem Schrittmotor, und der Welle ein Getriebe angeordnet ist. Dieses Getriebe überträgt die von dem Motor ausgeübte Drehbewegung auf die Welle. Mit diesem Getriebe können weitere Übertragungsmittel im Eingriff stehen, wobei die Positionsänderung der Welle zum einen auf das elektrische Meßsystem und zum anderen auf die mechanische Einrichtung übertragen wird. Als Übertragungsmittel können beispielsweise Zahnriemen, Reibscheiben, Getriebe, Schneckengetriebe, Kupplungen, etc. verwendet werden.In particular, it is preferred that a gear is arranged between the actuator, such as an electric motor, in particular a stepper motor, and the shaft. This gear transmits the rotary motion exerted by the motor to the shaft. Additional transmission means can be engaged with this gear, whereby the change in position of the shaft is transmitted to the electrical measuring system on the one hand and to the mechanical device on the other. Toothed belts, friction disks, gears, worm gears, couplings, etc. can be used as transmission means, for example.
Bevorzugt ist, daß das elektrische Meßsystem und die mechanische Einrichtung zur Erfassung der Position der Welle mit der Welle über ein oder mehrere Übertragungsmittel mechanisch gekoppelt sind.It is preferred that the electrical measuring system and the mechanical device for detecting the position of the shaft are mechanically coupled to the shaft via one or more transmission means.
Das heißt, bevorzugt ist an der Welle ein Zahnrad angeordnet, mit dem die Übertragungsmittel im Eingriff stehen. Da die Übertragungsmittel, bevorzugt Getriebe, unmittelbar mit der Welle im Eingriff stehen, wird dieThis means that a gear is preferably arranged on the shaft, with which the transmission means are in engagement. Since the transmission means, preferably gears, are in direct engagement with the shaft, the
• ♦ ····•♦ ····
•»•&bgr; &bgr;* »« ··· »&bgr; c·«·•»•&bgr; β* »« ··· »β c·«·
tatsächliche Position der Welle genau angezeigt. Selbstverständlich kann die Welle auch mit einem Gewinde versehen sein, mit dem die Übertragungsmittel im Eingriff stehen.The actual position of the shaft is shown precisely. Of course, the shaft can also be provided with a thread with which the transmission means engage.
Bei der erfindungsgemäßen Positioniereinheit wird äußerst vorteilhaft auch eine Änderung der Position der Welle, die auf ein Verstellen der Maschinenachse im stromlosen Zustand zurückzuführen ist, zuverlässig erfaßt und angezeigt.In the positioning unit according to the invention, a change in the position of the shaft, which is due to an adjustment of the machine axis in the de-energized state, is also reliably detected and displayed in an extremely advantageous manner.
Bevorzugt ist es, daß das Übertragungsmittel ein Getriebe ist. Dabei kann für das elektrische Meßsystem und die mechanische Einrichtung jeweils ein nach Art eines Zwischengetriebes ausgebildetes Getriebe vorgesehen sein. Natürlich ist es auch möglich, daß nur eines dieser Zwischengetriebe vorgesehen ist, über das zugleich die Positionsänderung an das elektrische Meßsystem und an die mechanische Einrichtung übertragen wird. Aus konstruktiven Gründen kann es jedoch bevorzugt sein, daß die Positionsänderung der Welle jeweils durch ein separates Zwischengetriebe an das elektrische Meßsystem bzw. an die mechanische Einrichtung übertragen wird.It is preferred that the transmission means is a gear. A gear designed like an intermediate gear can be provided for the electrical measuring system and the mechanical device. Of course, it is also possible that only one of these intermediate gears is provided, via which the position change is transmitted to the electrical measuring system and to the mechanical device at the same time. For design reasons, however, it may be preferred that the position change of the shaft is transmitted to the electrical measuring system or to the mechanical device by a separate intermediate gear.
Die mechanische Kopplung des elektrischen Meßsystems und der mechanischen Einrichtung mit der Stellvorrichtung erlaubt vor dem Austausch einer an einer Be- bzw. Verarbeitungsmaschine angeordneten schadhaften Positioniereinheit das Ablesen der exakten Position der Welle an der Anzeige der mechanischen Einrichtung. Die funktionsfähige Positioniereinheit wird dann elektrisch über die Stellvorrichtung oder von Hand auf den Positionswert der schadhaften Positioniereinheit eingestellt. Bedingt durch die Kopplung der mechanischen Einrichtung und des elektrischen Meßsystems mit der Stellvorrichtung bzw. bevorzugt mit der Welle der Positioniereinheit wird das elektrische Meßsystem automatisch auf den richtigen Positionswert eingestellt. Insofern kann nach einem Austausch einer schadhaften gegen eine funktionsfähigeThe mechanical coupling of the electrical measuring system and the mechanical device with the adjusting device allows the exact position of the shaft to be read on the display of the mechanical device before replacing a defective positioning unit on a processing machine. The functional positioning unit is then set electrically via the adjusting device or manually to the position value of the defective positioning unit. Due to the coupling of the mechanical device and the electrical measuring system with the adjusting device or preferably with the shaft of the positioning unit, the electrical measuring system is automatically set to the correct position value. In this respect, after replacing a defective with a functional one,
Positioniereinheit die Be- bzw. Verarbeitungsmaschine sofort den Be- bzw. Verarbeitungsprozess wieder aufnehmen.Positioning unit the processing machine can immediately resume the processing process.
Bei der Fertigung des elektrischen Meßsystems können Montagetoleranzen bei den verwendeten Bauteilen, insbesondere des Referenzsignalgebers sowie des verwendeten Elementarsensors, beispielsweise eines Potentiometers, zu berücksichtigen sein. Auf der anderen Seite können auch bei der Montage der mechanischen Übertragungsmittel, d.h. insbesondere der verwendeten Zwischengetriebe, im Hinblick auf eine exakt definierte Referenzposition Toleranzen auftreten.When manufacturing the electrical measuring system, assembly tolerances may have to be taken into account for the components used, in particular the reference signal generator and the elementary sensor used, for example a potentiometer. On the other hand, tolerances may also occur when assembling the mechanical transmission means, i.e. in particular the intermediate gears used, with regard to a precisely defined reference position.
Eine exakte Abgleichung von elektrischem Meßsystem und mechanischer Einrichtung ist in fertigungstechnischer Hinsicht schwierig bzw. aufwendig.From a manufacturing point of view, an exact alignment of the electrical measuring system and the mechanical device is difficult or complex.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die elektrische Meßvorrichtung und die mechanische Einrichtung durch Positionieren der Welle in einer Referenzposition abgleichbar, wobei ein dieser Referenzposition der Welle zugeordneter Referenzwert in einen Speicher der Positioniereinheit eingebbar ist und die Anzeige der mechanischen Einrichtung auf diesen Referenzwert einstellbar ist.According to a preferred development of the invention, the electrical measuring device and the mechanical device can be adjusted by positioning the shaft in a reference position, wherein a reference value assigned to this reference position of the shaft can be entered into a memory of the positioning unit and the display of the mechanical device can be set to this reference value.
Im einfachsten Fall ist diese Referenzposition eine Endposition der Maschinenachse. Beispielsweise kann dieser Referenzposition der Referenz- bzw. der Positionswert Null oder 100 zugeordnet sein. Selbstverständlich kann als Referenzwert auch jeder andere beliebige Wert gewählt werden.In the simplest case, this reference position is an end position of the machine axis. For example, the reference or position value zero or 100 can be assigned to this reference position. Of course, any other value can also be selected as the reference value.
Wesentlich ist, daß sowohl das elektrische Meßsystem als auch die Anzeige der mechanischen Einrichtung auf diesen Referenzwert einstellbar sind. Wie bereits oben dargelegt, müssen mechanische Anzeige und elektrisches Meßsystem nicht einen identischen Wert anzeigen. Sofern die Werte für eine bestimmte Position der Welle voneinander abweichen, müssenIt is essential that both the electrical measuring system and the display of the mechanical device can be set to this reference value. As already explained above, the mechanical display and the electrical measuring system do not have to show an identical value. If the values for a certain position of the shaft differ from each other,
• t ··· · t• t ··· · t
sie jedoch in einem eindeutigen Zuordnungsverhältnis zueinander stehen. Bevorzugt ist jedoch der von dem elektrischen Meßsystem und der von der mechanischen Einrichtung angezeigte Positionswert identisch.however, they are clearly related to one another. Preferably, however, the position value indicated by the electrical measuring system and the position value indicated by the mechanical device are identical.
Die Einstellung der Positioniereinheit und damit deren elektrischen Meßvorrichtung auf den Referenzwert kann durch Eingabe des entsprechenden Positionswertes z.B. über eine elektrische Schnittstelle, z.B. einen CAN-Bus, erfolgen.The positioning unit and thus its electrical measuring device can be set to the reference value by entering the corresponding position value, e.g. via an electrical interface, e.g. a CAN bus.
Wesentlich bei der erfindungsgemäßen Positioniereinheit ist, daß die mechanische Einrichtung exakt auf einen gewählten Referenzwert einstellbar ist.An essential feature of the positioning unit according to the invention is that the mechanical device can be adjusted exactly to a selected reference value.
Bei der erfindungsgemäßen Positioniereinheit ist es im Hinblick auf die in der Praxis geforderte Exaktheit erforderlich, daß das elektrische Meßsystem und die mechanische Einrichtung exakt auf eine Referenzposition abgleichbar bzw. abgeglichen sind. Dies kann im Sinne der Erfindung dadurch erfolgen, daß für das elektrische Meßsystem ein Referenzwert eingegeben wird und die Anzeige der mechanischen Einrichtung auf diesen Referenzwert nach Montage der Positioniereinheit eingestellt wird.In the positioning unit according to the invention, it is necessary, in view of the accuracy required in practice, that the electrical measuring system and the mechanical device can be or are precisely calibrated to a reference position. In the sense of the invention, this can be done by entering a reference value for the electrical measuring system and setting the display of the mechanical device to this reference value after mounting the positioning unit.
Bei dieser vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden somit die Montagetoleranzen der verwendeten mechanischen und elektromechanischen Bauteile des elektrischen Meßsystems ausgeglichen, d.h. unwirksam gemacht. D.h. bei der Montage der erfindungsgemäßen Positioniereinheit wird die Anzeige der mechanischen Einrichtung auf den vorgegebenen Referenzwert genau eingestellt, und somit werden elektrisches Meßsystem und mechanische Einrichtung exakt aufeinander abgeglichen.In this advantageous development of the invention, the assembly tolerances of the mechanical and electromechanical components of the electrical measuring system used are compensated, i.e. rendered ineffective. This means that when the positioning unit according to the invention is assembled, the display of the mechanical device is set precisely to the specified reference value, and thus the electrical measuring system and the mechanical device are precisely aligned with one another.
Durch diese Vorgehensweise entfällt eine aufwendige Abgleichung von elektrischem Meßsystem und mechanischer Einrichtung, da die bei der Herstellung der einzelnen Bauteile auftretenden Toleranzen durch die
nachträglicheThis procedure eliminates the need for time-consuming adjustment of the electrical measuring system and the mechanical device, since the tolerances that occur during the manufacture of the individual components are compensated for by the
subsequent
Einstellung der mechanischen Einrichtung auf exakt den Referenzwert ausgeglichen werden.Adjusting the mechanical device to exactly match the reference value.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform gibt die mechanische Einrichtung die erfaßte Position der Welle über ein Zählwerk, das über ein oder mehrere Übertragungsmittel, insbesondere ein oder mehrere Getriebe, mit der Stellvorrichtung bzw. bevorzugt der Welle gekoppelt ist, aus.In a further preferred embodiment, the mechanical device outputs the detected position of the shaft via a counter which is coupled to the actuating device or preferably to the shaft via one or more transmission means, in particular one or more gears.
Das Zählwerk kann dabei eine mehrere, d.h. wenigstens zwei Zahlentrommeln umfassende Anzeigevorrichtung sein, die die Gesamtzahl der vollständigen Umdrehungen der Welle als auch die teilweise Umdrehung der Welle anzeigen. Jede Zahlentrommel ist dabei beispielsweise mit ganzen natürlichen Zahlen 0, 1, 2, 3, ... versehen. Die Zahlen können dabei auf der äußeren Walzenoberfläche in herkömmlicher Weise aufgebracht sein.The counter can be a display device comprising several, i.e. at least two, number drums that display the total number of complete revolutions of the shaft as well as the partial revolutions of the shaft. Each number drum is provided with whole natural numbers 0, 1, 2, 3, ..., for example. The numbers can be applied to the outer surface of the roller in a conventional manner.
Im Hinblick auf die gewünschte kompakte Bauweise der Positioniereinheit kann es jedoch erwünscht sein, daß die mechanische Einrichtung so ausgebildet ist, daß diese nur wenig Raum in der erfindungsgemäßen Positioniereinheit einnimmt. Um diesem zusätzlichen Erfordernis Rechnung tragen zu können, können die Zahlentrommeln nebeneinander so angeordnet sein, daß die Walzenoberflächen der einzelnen Zahlentrommeln einander zugewandt sind, d.h. der Betrachter der mechanischen Anzeige blickt auf eine der Stirnseiten der Zahlentrommeln. Die die Walzenposition anzeigenden Ziffern sind dann auf einer Stirnseite der Walzentrommeln angeordnet. Die vorgenannte Bauweise ermöglicht eine flache Gestaltung der mechanischen Einrichtung zur Anzeige der Position der Welle. Bevorzugt umfaßt die mechanische Einrichtung zwei Zahlentromeln.In view of the desired compact design of the positioning unit, however, it may be desirable for the mechanical device to be designed in such a way that it takes up only a small amount of space in the positioning unit according to the invention. In order to be able to take this additional requirement into account, the number drums can be arranged next to one another in such a way that the roller surfaces of the individual number drums face one another, i.e. the viewer of the mechanical display looks at one of the front sides of the number drums. The digits indicating the roller position are then arranged on one front side of the roller drums. The aforementioned design enables a flat design of the mechanical device for indicating the position of the shaft. The mechanical device preferably comprises two number drums.
Im Hinblick auf die Abgleichungsmöglichkeit von elektrischem Meßsystem und mechanischer Einrichtung ist die mechanische Anzeige so ausgestaltet, daß beispielsweise die den Bereich innerhalb einer vollständigen Umdrehung der Welle anzeigendeWith regard to the possibility of balancing the electrical measuring system and the mechanical device, the mechanical display is designed in such a way that, for example, the range within one complete revolution of the shaft
Zahlentrommel exakt auf den zugeordneten Referenzwert einstellbar ist.Number drum can be adjusted exactly to the assigned reference value.
Weiterhin ist bevorzugt, daß die mechanische Einrichtung die erfaßte Position der Welle über eine die Anzahl von vollständigen Umdrehungen der Welle anzeigende Skala und eine die Position der Welle innerhalb einer vollständigen Umdrehung der Welle anzeigende Skala ausgibt, wobei die Skalen über ein oder mehrere Übertragungsmittel, insbesondere ein oder mehrere Getriebe, mit der Stellvorrichtung bzw. bevorzugt mit der Welle gekoppelt sind.Furthermore, it is preferred that the mechanical device outputs the detected position of the shaft via a scale indicating the number of complete revolutions of the shaft and a scale indicating the position of the shaft within a complete revolution of the shaft, wherein the scales are coupled to the actuating device or preferably to the shaft via one or more transmission means, in particular one or more gears.
Dabei ist insbesondere bevorzugt, daß die Skalen als Scheiben, bevorzugt als flache Scheiben, ausgebildet sind.It is particularly preferred that the scales are designed as disks, preferably as flat disks.
Die die Position der Welle anzeigenden Positionswerte können dabei entlang des Umfangs der Scheiben aufgetragen sein.
15The position values indicating the position of the shaft can be plotted along the circumference of the disks.
15
Bei dieser Weiterbildung der erfindungsgemäßen Positioniereinheit werden anstelle von Zahlentrommeln somit Scheiben zur Anzeige der Position der Welle verwendet.In this development of the positioning unit according to the invention, disks are used to indicate the position of the shaft instead of number drums.
In Abhängigkeit von der Anzahl der als Skalen verwendeten Scheiben und den Über- bzw. Untersetzungen der die Scheiben antreibenden Übertragungsmittel, bevorzugt Getriebe, kann die Position der Welle sehr genau angezeigt werden. Bevorzugt werden zwei flache Scheiben als Skalen verwendet. Die Verwendung von insbesondere kreisförmigen Skalenscheiben ermöglicht eine sehr flache und kompakte Gestaltung der mechanischen Einrichtung zur Erfassung der Position der Welle. Die Scheiben können ohne weiteres auf der Innenseite eines die Positioniereinheit umgebenden Gehäuses angeordnet werden. Für die Ablesung der Position der Welle können dann Öffnungen, die gegebenenfalls mit einem transparenten Material wie Glas oder Kunststoff versehen sind, vorgesehen sein. Dabei kann das transparente Material nach Art eine optischen Linse ausgebildet sein, so daß die angezeigtenDepending on the number of disks used as scales and the gear ratios of the transmission means driving the disks, preferably gears, the position of the shaft can be indicated very precisely. Preferably two flat disks are used as scales. The use of circular scale disks in particular enables a very flat and compact design of the mechanical device for detecting the position of the shaft. The disks can easily be arranged on the inside of a housing surrounding the positioning unit. Openings, which may be covered with a transparent material such as glass or plastic, can then be provided for reading the position of the shaft. The transparent material can be designed like an optical lens so that the displayed
Zahlenwerte optisch vergrößert werden. Somit ist eine leichtere und genauere Ablesung der Skalen möglich.Numerical values are optically enlarged. This makes it easier and more accurate to read the scales.
Weiterhin ist bevorzugt, daß eine Skala zur Anzeige der Anzahl von vollständigen Umdrehungen der Welle über ein oder mehrere Übertragungsmittel, insbesondere ein oder mehrere Getriebe, mit der Stellvorrichtung bzw. bevorzugt mit der Welle gekoppelt ist und daß eine Skala zur Anzeige der Position der Welle innerhalb einer vollständigen Umdrehung der Welle relativ zur Welle ortsfest und im wesentlichen konzentrisch zur Welle angebracht ist und ein Zeiger im wesentlichen rechtwinklig zur Längsachse der Welle an der Welle festlegbar angeordnet werden kann.Furthermore, it is preferred that a scale for indicating the number of complete revolutions of the shaft is coupled to the adjusting device or preferably to the shaft via one or more transmission means, in particular one or more gears, and that a scale for indicating the position of the shaft within a complete revolution of the shaft is fixed relative to the shaft and substantially concentric to the shaft and a pointer can be arranged on the shaft so as to be fixable substantially at right angles to the longitudinal axis of the shaft.
Diese Ausführungsform ermöglicht eine besonders kompakte Bauweise der erfindungsgemäßen Positioniereinheit, da die mechanische Einrichtung zur Erfassung und Anzeige der Position der Welle auf sehr wenige Bauelemente reduziert ist und insofern äußerst platzsparend ausgestaltet ist.This embodiment enables a particularly compact design of the positioning unit according to the invention, since the mechanical device for detecting and displaying the position of the shaft is reduced to very few components and is therefore designed to be extremely space-saving.
Bei dieser Ausführungsform wird eine Skala, die bevorzugt eine Scheibe ist und an deren äußeren Umfang die die Position der Welle anzeigenden Positionswerte, d.h. die Anzahl von vollständigen Umdrehungen der Welle, aufgetragen sind, beispielsweise ganze Zahlen in einem Bereich zwischen 0 bis 500, 0 bis 400, 0 bis 300, 0 bis 200 oder 0 bis 100, verwendet. Selbstverständlich können auch andere Zahlenbereiche auf der Skala aufgetragen werden.In this embodiment, a scale is used, which is preferably a disk and on whose outer circumference the position values indicating the position of the shaft, i.e. the number of complete revolutions of the shaft, are plotted, for example whole numbers in a range between 0 to 500, 0 to 400, 0 to 300, 0 to 200 or 0 to 100. Of course, other number ranges can also be plotted on the scale.
Diese die vollständigen Umdrehungen der Welle anzeigende Skala ist über ein oder mehrere Übertragungsmittel mit der Stellvorrichtung bzw. bevorzugt mit der Welle mechanisch gekoppelt. Bevorzugt ist das Übertragungsmittel ein Getriebe, das eine geeignete Untersetzung aufweist, um die durch die Stellvorrichtung bewirkte Verstellung der Welle im Hinblick auf vollständige Umdrehungen der Welle entsprechend anzuzeigen.This scale, which indicates the complete revolutions of the shaft, is mechanically coupled to the adjusting device or preferably to the shaft via one or more transmission means. The transmission means is preferably a gear that has a suitable reduction ratio in order to indicate the adjustment of the shaft caused by the adjusting device in terms of complete revolutions of the shaft.
• · ♦ ·• · ♦ ·
Bei dieser Ausführungsform wird die teilweise Umdrehung der Welle dadurch angezeigt, daß an der Welle ein Zeiger angeordnet ist und auf eine im Hinblick auf die Welle ortsfest und im wesentlich konzentrisch zur Welle angeordnete Skala zeigt. D.h. der Zeiger dreht sich mit der Welle und zeigt auf der um die Welle herum angeordneten Skala den entsprechenden Positionswert der Welle innerhalb einer vollständigen Umdrehung an. Bei dieser Ausführungsform ist die Skala beispielsweise eine Lochscheibe. Durch die als Lochscheibe ausgebildete Skala wird dann die Welle hindurch geführt. Der Zeiger ist dabei so an der Welle angeordnet, daß er auf die entlang des Umfangs der Lochscheibe aufgebrachte Skala zeigt.In this embodiment, the partial rotation of the shaft is indicated by a pointer arranged on the shaft and pointing to a scale that is fixed in position with respect to the shaft and arranged essentially concentrically to the shaft. This means that the pointer rotates with the shaft and shows the corresponding position value of the shaft within a complete rotation on the scale arranged around the shaft. In this embodiment, the scale is, for example, a perforated disk. The shaft is then guided through the scale designed as a perforated disk. The pointer is arranged on the shaft in such a way that it points to the scale applied along the circumference of the perforated disk.
In Abhängigkeit von der Skalierung der im Hinblick auf die Welle ortsfest angeordneten Skala kann die Position innerhalb einer vollständigen Umdrehung der Welle sehr genau angezeigt werden. Bei Verwendung einer Skala mit 90 Teilstrichen wird die Position auf 4°, bei 180 Teilstrichen auf 2°, bei 360 Teilstrichen auf 1°, bei 100 Teilstrichen auf 3,6° und bei 1000 Teilstrichen auf 0,36° innerhalb einer vollständigen Umdrehung der Welle genau angezeigt. Selbstverständlich kann auch jede andere Skalierung mit einem größeren bzw. feineren Maßstab gewählt werden. Die Genauigkeit dieser Skala hängt letztendlich von der auf dem betreffendem Arbeitsgebiet erforderlichen Genauigkeit der Anzeige der Position der Welle ab.Depending on the scale of the scale, which is fixed in relation to the shaft, the position can be displayed very precisely within one complete revolution of the shaft. When using a scale with 90 divisions, the position is displayed to within 4°, with 180 divisions to within 2°, with 360 divisions to within 1°, with 100 divisions to within 3.6° and with 1000 divisions to within 0.36° within one complete revolution of the shaft. Of course, any other scale with a larger or finer scale can also be selected. The accuracy of this scale ultimately depends on the accuracy of the display of the shaft position required in the field of work in question.
Bei dieser Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Positioniereinheit wird im günstigsten Fall nur ein Übertragungsmittel, d.h. insbesondere ein Getriebe benötigt, das die die vollständigen Umdrehungen der Welle anzeigende Skala mit der Stellvorrichtung bzw. bevorzugt mit der Welle mechanisch koppelt.In this embodiment of the positioning unit according to the invention, in the best case only one transmission means is required, i.e. in particular a gear that mechanically couples the scale indicating the complete revolutions of the shaft to the adjusting device or preferably to the shaft.
Äußerst vorteilhaft ist bei dieser erfindungsgemäßen Weiterbildung für die Anzeige der Position der Welle innerhalb einer vollständigen Umdrehung kein zusätzliches Übertragungsmittel wie beispielsweise ein GetriebeIt is extremely advantageous in this development according to the invention that no additional transmission means such as a gear are required to display the position of the shaft within a complete revolution.
erforderlich. Dies erlaubt eine äußerst platzsparende und kompakte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Positioniereinheit.required. This allows an extremely space-saving and compact design of the positioning unit according to the invention.
Somit kann bei Verwendung dieser Ausführungsform eine äußerst kompakte Positioniereinheit zur automatischen Positionierung einer Welle bereitgestellt werden.Thus, using this embodiment, an extremely compact positioning unit for automatically positioning a shaft can be provided.
Bei dieser Ausführungsform ist weiterhin der Zeiger so ausgebildet, daß er an der Welle festlegbar ist.In this embodiment, the pointer is further designed in such a way that it can be fixed to the shaft.
Auf diese Art und Weise ist eine besonders einfache Abgleichung von elektrischem Meßsystem und mechanischer Einrichtung im Hinblick auf die Erfassung der Position der Welle möglich. Nach Fertigung der erfindungsgemäßen Positioniereinheit wird das elektrische Meßsystem auf den Referenzwert, beispielsweise Null, eingestellt und nachfolgend der Zeiger zur Anzeige der Position der Welle innerhalb einer vollständigen Umdrehung auf Null gesetzt.In this way, a particularly simple adjustment of the electrical measuring system and the mechanical device with regard to the detection of the position of the shaft is possible. After the positioning unit according to the invention has been manufactured, the electrical measuring system is set to the reference value, for example zero, and then the pointer for displaying the position of the shaft within a complete revolution is set to zero.
Damit ist gewährleistet, daß das elektrische Meßsystem und die mechanische Einrichtung exakt auf den Referenzwert, vorliegend beispielsweise Null, eingestellt sind. Somit können Montagetoleranzen bei dem verwendeten elektrischen Meßsystem und auch die bei der Fertigung der Positioniereinheit, d.h. dem Einbau der mechanischen Einrichtung zur Erfassung der Position der Welle auftretenden Abweichungen vom Referenzwert ausgeglichen werden.This ensures that the electrical measuring system and the mechanical device are set exactly to the reference value, in this case zero, for example. This means that assembly tolerances in the electrical measuring system used and also deviations from the reference value that occur during manufacture of the positioning unit, i.e. when installing the mechanical device for detecting the position of the shaft, can be compensated.
Diese Abweichungen liegen regelmäßig innerhalb einer vollständigen Umdrehung der Welle. Daher kann, wenn die die vollständigen Umdrehungen der Welle anzeigende Skala auf den Referenzwert eingestellt ist, vorliegend beispielsweise Null, die den Positionswert innerhalb einer vollständigen Umdrehung der Welle anzeigende Skala über die nachträgliche Festlegung des Zeigers auf den Referenzwert, d.h. vorliegend Null, exakt auf den in das elektrische Meßsystem eingegebenen Referenzwert abgeglichen werden.These deviations are usually within one complete revolution of the shaft. Therefore, if the scale showing the complete revolutions of the shaft is set to the reference value, in this case zero, for example, the scale showing the position value within one complete revolution of the shaft can be precisely adjusted to the reference value entered into the electrical measuring system by subsequently setting the pointer to the reference value, i.e. zero in this case.
Die die vollständige Umdrehungen der Welle anzeigende Skala kann beispielsweise als Zahnrad mit aufgebrachter Skalenscheibe ausgebildet sein. Dieses Zahnrad ist dann über mechanische Übertragungsmittel, d.h. beispielsweise über ein oder mehrere Getriebe, mit der Stellvorrichtung bzw. bevorzugt mit der Welle gekoppelt. Bei der Einstellung auf den Referenzwert, das heißt die Anzahl der vollständigen Umdrehungen der Welle, wird die Positioniereinheit mittels der Stellvorrichtung auf den in die Positioniereinheit eingegebenen Referenzwert positioniert. Danach wird die Skalenscheibe so auf dem Zahnrad angeordnet, daß der vorgegebene Referenzwert, das heißt die vorgegebene Anzahl der vollständigen Umdrehungen, an der Skalenscheibe genau angezeigt wird. Die Skalenscheibe kann dabei auf dem Zahnrad beispielsweise aufgeklebt oder mechanisch festgelegt sein.The scale that indicates the complete revolutions of the shaft can be designed, for example, as a gear with a scale disk attached. This gear is then coupled to the adjusting device or preferably to the shaft via mechanical transmission means, i.e., for example, via one or more gears. When setting the reference value, i.e., the number of complete revolutions of the shaft, the positioning unit is positioned to the reference value entered into the positioning unit using the adjusting device. The scale disk is then arranged on the gear so that the specified reference value, i.e., the specified number of complete revolutions, is precisely displayed on the scale disk. The scale disk can be glued to the gear, for example, or mechanically fixed.
Wie in der DE 197 03 525 A1, die hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird, beschrieben, weist die dort angegebene Positioniereinheit einen Grobdrehwinkelgeber, einen Referenzsignalgeber und einen Feindrehwinkelgeber auf. Insbesondere die Montage von Referenzdrehwinkelgeber und Grobdrehwinkelgeber ist mit unvermeidbaren mechanischen Toleranzen behaftet, die bei rein elektrischem Betrieb keinen Einfluß besitzen, die aber den Abgleich zwischen dem elektrischen Meßsystem und einer mechanischen Anzeige erschweren. Aus diesem Grund ist bevorzugt bei der Endmontage und Endprüfung der erfindungsgemäßen Positioniereinheit der die Position innerhalb einer vollständigen Umdrehung der Welle anzeigende Zeiger auf der Welle festlegbar ausgebildet, wobei mittels des Zeigers die Anzeige der mechanischen Einrichtung zunächst exakt auf den Referenzwert eingestellt und dann der Zeiger an der Welle festgelegt wird.As described in DE 197 03 525 A1, which is hereby incorporated by reference, the positioning unit specified therein has a coarse rotary encoder, a reference signal encoder and a fine rotary encoder. In particular, the assembly of the reference rotary encoder and coarse rotary encoder is subject to unavoidable mechanical tolerances, which have no influence in purely electrical operation, but which make the adjustment between the electrical measuring system and a mechanical display more difficult. For this reason, during final assembly and final testing of the positioning unit according to the invention, the pointer indicating the position within a complete rotation of the shaft is preferably designed to be fixable on the shaft, whereby the display of the mechanical device is first set exactly to the reference value by means of the pointer and then the pointer is fixed to the shaft.
Die vorliegende erfindungsgemäße Positioniereinheit zur automatischen Positionierung einer Welle ermöglicht somit auf überraschend einfache Art und Weise eine exakte Abgleichung von elektrischem Meßsystem und mechanischerThe present positioning unit according to the invention for the automatic positioning of a shaft thus enables an exact adjustment of the electrical measuring system and the mechanical
Anzeige zur Erfassung und Anzeige der Position der Welle. Weiterhin erlaubt diese Ausgestaltung der mechanischen Einrichtung neben dem vorstehend erwähnten präzisen Abgleich von elektrischem Meßsystem und mechanischer Einrichtung eine äußerst platzsparende Anordnung der mechanischen Einrichtung innerhalb der erfindungsgemäßen Positioniereinheit, da im günstigsten Fall nur ein zusätzliches Getriebe, das die die vollständige Umdrehungen der Welle ausgebende Anzeige mit der Stellvorrichtung bzw. bevorzugt der Welle koppelt, erforderlich ist.Display for detecting and displaying the position of the shaft. Furthermore, this design of the mechanical device allows, in addition to the above-mentioned precise adjustment of the electrical measuring system and the mechanical device, an extremely space-saving arrangement of the mechanical device within the positioning unit according to the invention, since in the best case only an additional gear is required, which couples the display outputting the complete revolutions of the shaft to the actuating device or preferably to the shaft.
Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist der Zeiger über an der Welle anbringbare Befestigungsmittel an der Welle festlegbar. Die Festlegung erfolgt bevorzugt formschlüssig.According to a further preferred embodiment, the pointer can be secured to the shaft via fastening means that can be attached to the shaft. The securing is preferably carried out in a form-fitting manner.
Bevorzugt ist, daß das Befestigungsmittel ein Befestigungsring mit einem dem Außendurchmesser der Welle entsprechenden Innendurchmesser ist, wobei der Befestigungsring wenigstens einen in Richtung der Ringöffnung weisenden Vorsprung, bevorzugt wenigstens zwei in Richtung der Ringöffnung weisende Vorsprünge, der bzw. die in in der Welle vorgesehene Ausnehmungen eingreift bzw. eingreifen, aufweist. Bevorzugt ist der in die Ringöffnung weisende Vorsprung in im wesentlichen radialer Richtung angeordnet.It is preferred that the fastening means is a fastening ring with an inner diameter corresponding to the outer diameter of the shaft, wherein the fastening ring has at least one projection pointing in the direction of the ring opening, preferably at least two projections pointing in the direction of the ring opening, which engage(s) in recesses provided in the shaft. Preferably, the projection pointing into the ring opening is arranged in a substantially radial direction.
Der Befestigungsring ist somit auf die Welle aufschiebbar und weist wenigstens einen, bevorzugt wenigstens zwei Vorsprünge auf, die im wesentlichen radial in Richtung der Ringöffnung des Befestigungsrings weisen. Diese Vorsprünge greifen dann in Ausnehmungen ein, die in der Welle vorgesehen sind. Die Vorsprünge können dabei jede beliebige geometrische Form aufweisen, d.h. diese können beispielsweise halbkreisförmig, eckig oder auch hinterschnitten ausgebildet sein. Entsprechend der geometrischen Form der Vorsprünge des Befestigungsrings muß die in der Welle vorgesehene Ausnehmung ausgebildet sein.The fastening ring can thus be pushed onto the shaft and has at least one, preferably at least two projections, which point essentially radially in the direction of the ring opening of the fastening ring. These projections then engage in recesses provided in the shaft. The projections can have any geometric shape, i.e. they can be semicircular, angular or undercut, for example. The recess provided in the shaft must be designed in accordance with the geometric shape of the projections of the fastening ring.
Bevorzugt sind bei Verwendung einer als Hohlwelle ausgebildeten Abtriebsachse die Ausnehmungen als durchgängige Nuten bzw. Schlitze ausgebildet, die beispielsweise um 90° entlang des Umfangs der Welle versetzt zueinander in axialer Richtung an der Welle angeordnet sind. Die Anordnung der Schlitze erlaubt nach einem Aufschieben der Positioniereinheit auf die Spindel einer Maschinenachse das formschlüssige Festlegen der Hohlwelle an der Maschinenachse.When using an output shaft designed as a hollow shaft, the recesses are preferably designed as continuous grooves or slots, which are arranged on the shaft, for example, offset from one another by 90° along the circumference of the shaft in the axial direction. The arrangement of the slots allows the hollow shaft to be positively secured to the machine axis after the positioning unit has been pushed onto the spindle of a machine axis.
Die Vorsprünge werden dann bei der Montage des Befestigungsrings in die Ausnehmungen der Welle eingeführt und der Befestigungsring somit auf die Welle aufgeschoben. Weiterhin kann ein Anschlag an der Welle vorgesehen sein, bis zu dem der Befestigungsring aufschiebbar ist. Schließlich können in den Ausnehmungen der Welle Einrastmittel vorgesehen sein, so daß die an dem Befestigungsring angebrachten Vorsprünge in den Ausnehmungen der Welle verrastbar sind. Der Befestigungsring kann somit auf einfache Art und Weise an der Welle festgelegt werden.The projections are then inserted into the recesses in the shaft when the fastening ring is assembled and the fastening ring is then pushed onto the shaft. Furthermore, a stop can be provided on the shaft up to which the fastening ring can be pushed. Finally, locking means can be provided in the recesses in the shaft so that the projections on the fastening ring can be locked into the recesses in the shaft. The fastening ring can thus be attached to the shaft in a simple manner.
Selbstverständlich kann der Befestigungsring auch nur teilweise ausgebildet sein, d.h. beispielsweise als Dreiviertelkreis oder Halbkreis ausgebildet sein. Wesentlich ist, daß der Befestigungsring an der Welle festlegbar ist. An diesem Befestigungsring kann dann der Zeiger beispielsweise durch Verklebung, Verschweißung, Verlötung, Verschraubung, Vernietung oder durch Einrastung befestigt werden.
25Of course, the fastening ring can also be only partially formed, ie for example as a three-quarter circle or a semicircle. It is important that the fastening ring can be fixed to the shaft. The pointer can then be attached to this fastening ring, for example by gluing, welding, soldering, screwing, riveting or by snapping it into place.
25
Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist der Befestigungsring ringscheibenartig ausgebildet und weist wenigstens eine Durchbrechung, bevorzugt wenigstens zwei Durchbrechungen, im Ringscheibenbereich auf.According to a further preferred embodiment, the fastening ring is designed like an annular disk and has at least one opening, preferably at least two openings, in the annular disk area.
Unter Ringscheibe wird vorliegend eine Scheibe mit einer zentralen Öffnung nach Art einer Unterlegscheibe verstanden. Im Ringscheibenbereich ist dann wenigstens eine Durchbrechung, bevorzugt sind wenigstens zwei Durchbrechungen, vorgesehen. Diese Durchbrechungen können beispielsweise kreisförmig oder eckig ausgebildet sein.In the present case, an annular disk is understood to mean a disk with a central opening in the manner of a washer. At least one opening, preferably at least two openings, is then provided in the annular disk area. These openings can be circular or square, for example.
Bei dieser erfindungsgemäßen Weiterbildung kann dann zunächst ein ringscheibenartig ausgebildeter Zeiger und nachfolgend ein Befestigungsring auf die Welle aufgeschoben werden. Durch die in dem ringscheibenartig ausgebildeten Befestigungsring vorgesehenen Durchbrechungen kann dann der auf den Referenzwert eingestellte Zeiger beispielsweise durch Verkleben, Verschweißen, Verlöten, Verschrauben, Vernieten, Einrasten, etc. an dem an der Welle ortsfest angebrachten Befestigungsring festgelegt werden.In this development according to the invention, a pointer in the form of a ring disk and then a fastening ring can be pushed onto the shaft. The pointer set to the reference value can then be fixed to the fastening ring fixed to the shaft by means of the openings provided in the fastening ring in the form of a ring disk, for example by gluing, welding, soldering, screwing, riveting, snapping, etc.
Äußerst vorteilhaft wird somit die auf den Referenzwert eingestellte Position des Zeigers relativ zur Welle fixiert. Bei einer Demontage und späteren erneuten Montage des Zeigers, der an dem Befestigungsring, der über seine Vorsprünge in die Ausnehmungen der Welle eingreift, festgelegt ist, geht der Abgleich der mechanischen Anzeige und der elektrischen Meßvorrichtung nicht verloren. Ein erneuter Abgleich ist somit nicht erforderlich.
15This is extremely advantageous as the position of the pointer, which is set to the reference value, is fixed relative to the shaft. When the pointer is dismantled and then reassembled, the adjustment of the mechanical display and the electrical measuring device is not lost. This means that re-adjustment is not necessary.
15
Bevorzugt ist der Zeiger bei dieser Ausführungsform an einem Ring angebracht, wobei der Öffnungsdurchmesser des Rings dem Durchmesser der Welle entspricht, so daß der Zeiger auf die Welle aufgeschoben werden kann. Als Zeiger kann beispielsweise eine mit einem Vorsprung versehene Ringscheibe verwendet werden. Dieser Vorsprung dient dann als Zeiger.In this embodiment, the pointer is preferably attached to a ring, the opening diameter of the ring corresponding to the diameter of the shaft, so that the pointer can be pushed onto the shaft. For example, a ring disk provided with a projection can be used as the pointer. This projection then serves as the pointer.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Zeiger ringscheibenartig ausgebildet und weist wenigstens eine Durchbrechung, bevorzugt wenigstens zwei Durchbrechungen, in der Ringscheibe auf.According to a further preferred embodiment, the pointer is designed like a ring disk and has at least one opening, preferably at least two openings, in the ring disk.
Bei dieser Ausführungsform wird zunächst ein Befestigungsring auf die Welle aufgeschoben und nachfolgend ein wie vorstehend beschriebener Zeiger auf die Welle aufgeschoben. Durch die in dem ringscheibenartig ausgebildeten Zeiger vorgesehenen Durchbrechungen kann der Zeiger nach Einstellung des Zeigers auf den Referenzwert beispielsweise durch Verkleben, Verlöten, Verschweißen, Verschrauben, Vernieten, Einrasten, etc. mit dem an der Welle ortsfest festgelegten Befestigungsring verbunden werden.In this embodiment, a fastening ring is first pushed onto the shaft and then a pointer as described above is pushed onto the shaft. After the pointer has been set to the reference value, the pointer can be connected to the fastening ring fixed to the shaft by means of gluing, soldering, welding, screwing, riveting, snapping, etc. through the openings provided in the ring-shaped pointer.
Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform weist die Skala zur Anzeige der Position der Welle innerhalb einer vollständigen Umdrehung der Welle eineAccording to a further preferred embodiment, the scale for indicating the position of the shaft within a complete revolution of the shaft has a
• · &phgr;• · ϕ
• ··
• ··
Skalierung mit einer Genauigkeit von wenigstens 3,6°, bevorzugt von wenigstens 0,36°, auf.Scaling with an accuracy of at least 3.6°, preferably at least 0.36°.
Die Feinheit der Skalierung wird im wesentlichen lediglich durch die optische Auflösung begrenzt. Die Genauigkeit bzw. Feinheit der Skala richtet sich nach der jeweiligen erforderlichen Be- bzw. Verarbeitungsgenauigkeit der Be- bzw. Verarbeitungsmaschine.The fineness of the scale is essentially only limited by the optical resolution. The accuracy or fineness of the scale depends on the required processing accuracy of the processing machine.
Die vorliegende Erfindung stellt somit auf überraschend einfache Art und Weise eine Positioniereinheit zur automatischen Positionierung einer Welle bereit, die sowohl ein elektrisches Meßsystem zur Erfassung und Regelung der Position der Welle als auch eine mechanische Einrichtung zur Erfassung und Anzeige der Position der Welle aufweist.The present invention thus provides, in a surprisingly simple manner, a positioning unit for automatically positioning a shaft, which has both an electrical measuring system for detecting and controlling the position of the shaft and a mechanical device for detecting and displaying the position of the shaft.
Die erfindungsgemäße Positioniereinheit erlaubt einen einfachen Austausch einer schadhaften Positioniereinheit gegen eine funktionsfähige Positioniereinheit, wobei eine aufwendige Justierung an der Be- bzw. Verarbeitungsmaschine nach dem Austausch der Positioniereinheit entfällt. Dies vereinfacht den Austausch und verringert die Ausfallzeit der Be- bzw. Verarbeitungsmaschine beträchtlich.The positioning unit according to the invention allows a defective positioning unit to be easily replaced with a functional positioning unit, whereby a complex adjustment of the processing machine after replacing the positioning unit is no longer necessary. This simplifies the replacement and considerably reduces the downtime of the processing machine.
Nachfolgend wird die erfindungsgemäße Positioniereinheit unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Die Figuren stellen dabei lediglich veranschaulichende Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.The positioning unit according to the invention is described below with reference to the figures. The figures merely represent illustrative embodiments of the present invention.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung derFig. 1 shows a schematic representation of the
erfindungsgemäßen Positioniereinheit zur
Positionierung einer Welle;positioning unit according to the invention for
Positioning a shaft;
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Positioniereinheit von der Vorderseite;Fig. 2 shows an embodiment of the inventive
Positioning unit from the front;
Fig. 3 zeigt die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform in
Seitenansicht;Fig. 3 shows the embodiment shown in Fig. 2 in
side view;
Fig. 4 zeigt eine Stirnseite der Welle;Fig. 4 shows a front side of the shaft;
Fig. 5 zeigt einen Zeiger, der bei der erfindungsgemäßenFig. 5 shows a pointer which is used in the inventive
Positioniereinheit Verwendung finden kann; undpositioning unit can be used; and
Fig. 6 zeigt einen Befestigungsring, der bei derFig. 6 shows a fastening ring which is used in the
erfindungsgemäßen Positioniereinheit Verwendung
finden kann.positioning unit according to the invention use
Can be found.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Positioniereinheit. Eine Welle (1) ist über eine Stellvorrichtung (9) angetrieben. Ein elektrisches Meßsystem (4) zur elektronischen Wegmessung ist über ein Zwischengetriebe (5) mit der Welle (1) gekoppelt. Eine Skala (7) zur Anzeige der vollständigen Umdrehungen der Welle (1) ist über ein Zwischengetriebe (6) mit der Welle (1) gekoppelt. Der feststehende Zeiger (8) zeigt an der Skala (7) die Zahl der vollständigen Umdrehungen der Welle (1) an. Der Zeiger (8) kann als eine in das nicht dargestellte Gehäuse der erfindungsgemäßen Positioniereinheit eingelassene Markierung ausgebildet sein. Die Position der Welle (1) innerhalb einer vollständigen Umdrehung wird über den Zeiger (3), der auf der Welle (1) angeordnet ist, auf der Skala (2), die konzentrisch zur Welle (1) angeordnet ist, angezeigt. Die Stellvorrichtung (9) kann ein über einen Elektromotor, insbesondere einen Schrittmotor, angetriebenes Stellgetriebe sein.Fig. 1 shows a schematic representation of the positioning unit according to the invention. A shaft (1) is driven by an adjusting device (9). An electrical measuring system (4) for electronic path measurement is coupled to the shaft (1) via an intermediate gear (5). A scale (7) for displaying the complete revolutions of the shaft (1) is coupled to the shaft (1) via an intermediate gear (6). The fixed pointer (8) shows the number of complete revolutions of the shaft (1) on the scale (7). The pointer (8) can be designed as a marking embedded in the housing (not shown) of the positioning unit according to the invention. The position of the shaft (1) within a complete revolution is displayed by the pointer (3), which is arranged on the shaft (1), on the scale (2), which is arranged concentrically to the shaft (1). The adjusting device (9) can be an adjusting gear driven by an electric motor, in particular a stepper motor.
Fig. 1 zeigt, daß das elektrische Meßsystem (4) zur elektronischen Wegmessung und die mechanische Einrichtung zur Erfassung und Anzeige der Position der Welle über jeweils ein Zwischengetriebe (5) bzw. (6) mit der Welle (1) zugleich gekoppelt sind.Fig. 1 shows that the electrical measuring system (4) for electronic position measurement and the mechanical device for detecting and displaying the position of the shaft are simultaneously coupled to the shaft (1) via an intermediate gear (5) or (6) respectively.
Bei der Fertigung der erfindungsgemäßen Positioniereinheit wird das elektrische Meßsystem (4) mittels der Stellvorrichtung (9) so eingestellt, daß es ein Signal erzeugt, das einem Referenzwert, beispielsweise dem Wert Null, entspricht und die Skala (7) auch auf den Referenzwert Null eingestellt. Vor dem Hintergrund von fertigungstechnisch bedingten Toleranzen sowohl bei dem Referenzgeber, bei dem beispielsweise als Elementarsensor verwendeten Potentiometer als auch bei den Zwischengetrieben (5) bzw. (6) kann es erforderlich sein, daß der Zeiger (3) an der Skala (2) nach Fertigung der Positioniereinheit auf den eingegebenenDuring the manufacture of the positioning unit according to the invention, the electrical measuring system (4) is adjusted by means of the adjusting device (9) in such a way that it generates a signal that corresponds to a reference value, for example the value zero, and the scale (7) is also adjusted to the reference value zero. Against the background of tolerances caused by manufacturing technology both in the reference transmitter, in the potentiometer used as an elementary sensor, for example, and in the intermediate gears (5) or (6), it may be necessary for the pointer (3) on the scale (2) to be adjusted to the entered value after the positioning unit has been manufactured.
• · t · · · t ♦ ♦ ·• · t · · · t ♦♦ ·
Referenzwert, beispielsweise Null, einzustellen ist. Somit ist eine exakte Abgleichung des elektrischen Meßsystems (4) und der aus Skala (7) und Skala (2) bestehenden Anzeige der mechanischen Einrichtung möglich. Nach Einstellung des Zeigers (3) auf den Referenzwert, beispielsweise Null, wird der Zeiger (3) an der Welle (1) festgelegt.reference value, for example zero, is to be set. This enables an exact adjustment of the electrical measuring system (4) and the display of the mechanical device consisting of scale (7) and scale (2). After setting the pointer (3) to the reference value, for example zero, the pointer (3) is fixed to the shaft (1).
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Positioniereinheit. Die die Welle umgebende Skala (2) ist auf dem Gehäuse (10) aufgebracht. Die Skala (2) kann dabei direkt auf dem Gehäuse (10) beispielsweise durch Aufkleben oder Aufdrucken aufgebracht sein, oder separat vor dem Gehäuse (10) ortsfest zur Welle (1) angeordnet sein. Der Zeiger (3) ist in Fig. 2 nicht eingezeichnet.Fig. 2 shows a top view of the positioning unit according to the invention. The scale (2) surrounding the shaft is applied to the housing (10). The scale (2) can be applied directly to the housing (10), for example by gluing or printing, or can be arranged separately in front of the housing (10) in a fixed position relative to the shaft (1). The pointer (3) is not shown in Fig. 2.
Fig. 3 zeigt die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform um 90° gedreht in Seitenansicht. In der Seitenwand des Gehäuses (10) ist eine Öffnung (11) eingelassen, durch eine die vollständige Umdrehungen der Welle anzeigende Skala (7) abgelesen werden kann. Die Anzahl der vollständigen Umdrehungen der Welle (1) wird dann am feststehenden Zeiger (8) auf der Skala (7) angezeigt. Die Positioniereinheit wird beispielsweise über einen auf der Welle (1) angeordneten Klemmring (12) mit der anzutreibenden Spindel der Maschinenachse kraftschlüssig verbunden. Zusätzlich ist ein an dem Gehäuse, beispielsweise in Form eines Stifts, vorgesehener Vorsprung (13) angebracht, der ein Mitdrehen der Positioniereinheit bei der Drehung der Welle (1) verhindert. Anstelle des Klemmrings (12) können auch andere Befestigungsarten, wie z.B. eine Kupplung oder ein Flansch, verwendet werden, wenn beispielsweise anstelle einer Hohlwelle eine Vollwelle als Welle verwendet wird.Fig. 3 shows the embodiment shown in Fig. 2 rotated by 90° in a side view. An opening (11) is let into the side wall of the housing (10), through which a scale (7) showing the complete revolutions of the shaft can be read. The number of complete revolutions of the shaft (1) is then shown on the fixed pointer (8) on the scale (7). The positioning unit is connected in a force-locking manner to the spindle of the machine axis to be driven, for example via a clamping ring (12) arranged on the shaft (1). In addition, a projection (13) is provided on the housing, for example in the form of a pin, which prevents the positioning unit from rotating when the shaft (1) rotates. Instead of the clamping ring (12), other types of fastening, such as a coupling or a flange, can also be used if, for example, a solid shaft is used as the shaft instead of a hollow shaft.
Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf eine Stirnseite der Welle (1). In die Welle sind Ausnehmungen (14) beispielsweise in Form von Schlitzen oder Nuten eingelassen. Diese Ausnehmungen können auch andere geometrische Formen aufweisen und beispielsweise hinterschnitten sein.Fig. 4 shows a top view of a front side of the shaft (1). Recesses (14) are set into the shaft, for example in the form of slots or grooves. These recesses can also have other geometric shapes and can be undercut, for example.
Fig. 5 zeigt einen ringscheibenartig ausgebildeten Zeiger (3) mit einer Ringöffnung (18), wobei der Innendurchmesser dem Außendurchmesser der Welle (1) entspricht. Somit kann der Zeiger (3) auf die Welle (1) aufgeschoben werden.
35Fig. 5 shows a pointer (3) designed like a ring disk with a ring opening (18), the inner diameter of which corresponds to the outer diameter of the shaft (1). The pointer (3) can thus be pushed onto the shaft (1).
35
Fig. 6 zeigt einen ringscheibenartig ausgebildeten Befestigungsring (15) mit radial in die Ringöffnung weisenden Vorsprüngen (17), die in die Ausnehmungen (14) der Welle (1) eingreifen können. Die geometrische Form der Vorsprünge (17) entspricht der geometrischen Form der Ausnehmungen (14) in der Welle (1). Weiterhin sind in der Ringscheibe (15) Durchbrechungen (16) in Form kreisförmiger Öffnungen angeordnet.Fig. 6 shows a fastening ring (15) designed like a ring disk with projections (17) pointing radially into the ring opening, which can engage in the recesses (14) of the shaft (1). The geometric shape of the projections (17) corresponds to the geometric shape of the recesses (14) in the shaft (1). Furthermore, openings (16) in the form of circular openings are arranged in the ring disk (15).
Bei einem Abgleich von mechanischer Einrichtung zur Erfassung und Anzeige der Position der Welle (1) mit dem elektrischen Meßsystem (4) wird der Zeiger (3) auf die Welle (1) aufgeschoben und auf den entsprechenden Referenzwert, beispielsweise Null, eingestellt. Nachfolgend wird der Zeiger (3) an dem anschließend auf die Welle (1) aufgeschobenen Befestigungsring (15), wobei die Vorsprünge (17) des Befestigungrings (15) in die Ausnehmungen (14) in der Welle (1) eingreifen, festgelegt, indem der Zeiger durch die Öffnungen (16) in dem ringscheibenartigen Befestigungsring (15) beispielsweise durch Verkleben, Verlöten, Verschweißen, Verschrauben, Vernieten, etc. miteinander verbunden werden. Da der Befestigungsring (15) über die in die Aussparungen (14) der Welle (1) eingreifenden Vorsprünge (17) an der Welle (1) festgelegt ist, ist somit der Zeiger (3) über die durch die Öffnungen (16) bewirkte Verbindung relativ zur WelleWhen adjusting the mechanical device for detecting and displaying the position of the shaft (1) with the electrical measuring system (4), the pointer (3) is pushed onto the shaft (1) and set to the corresponding reference value, for example zero. The pointer (3) is then secured to the fastening ring (15) which is then pushed onto the shaft (1), the projections (17) of the fastening ring (15) engaging in the recesses (14) in the shaft (1), by connecting the pointer through the openings (16) in the ring-disk-like fastening ring (15), for example by gluing, soldering, welding, screwing, riveting, etc. Since the fastening ring (15) is secured to the shaft (1) via the projections (17) engaging in the recesses (14) of the shaft (1), the pointer (3) is thus secured relative to the shaft via the connection created by the openings (16).
(1) festgelegt.(1) are specified.
Die erfindungsgemäße Positioniereinheit erlaubt die Regelung und Erfassung der Position einer Maschinenachse mit einer Genauigkeit von einem Längenvorschub von bis zu 0,5 mm, bevorzugt bis zu 0,1 mm, weiter bevorzugt bis zu wenigstens 0,05 mm, äußerst bevorzugt bis zu wenigstens 0,01 mm.The positioning unit according to the invention allows the control and detection of the position of a machine axis with an accuracy of a longitudinal feed of up to 0.5 mm, preferably up to 0.1 mm, more preferably up to at least 0.05 mm, extremely preferably up to at least 0.01 mm.
Somit kann bei einem Austausch einer schadhaften Positioniereinheit gegen eine funktionsfähige, letztere mit hoher Genauigkeit auf die Position der austauschenden schadhaften Positioniereinheit eingestellt werden. Ein aufwendiges Fahren der Maschinenachsen in eine Referenzposition bei einem Austausch der Positioniereinheit ist nicht mehr erforderlich. Dies erleichtert den Austausch erheblich und verkürzt äußerst vorteilhaft die Ausfallzeit der Be- bzw. Verarbeitungsmaschine.This means that when a defective positioning unit is replaced with a functioning one, the latter can be adjusted with high precision to the position of the defective positioning unit being replaced. It is no longer necessary to move the machine axes to a reference position when replacing the positioning unit. This makes the replacement much easier and extremely advantageously shortens the downtime of the machining or processing machine.
Die erfindungsgemäße Positioniereinheit kann äußerst vorteilhaft bei Holzbearbeitungsmaschinen bzw. Holzverarbeitungsmaschinen, Blechbearbeitungsmaschinen, Verpackungsmaschinen, Druckmaschinen, etc. verwendet werden.The positioning unit according to the invention can be used extremely advantageously in woodworking machines or wood processing machines, sheet metal working machines, packaging machines, printing machines, etc.
2727
Claims (18)
daß eine Skala (7) zur Anzeige der Anzahl von vollständigen Umdrehungen der Welle (1) über ein oder mehrere Übertragungsmittel(6), insbesondere ein oder mehrere Getriebe, mit der Stellvorrichtung (9) oder der Welle (1) gekoppelt ist und
daß eine Skala (2) zur Anzeige der Position der Welle (1) innerhalb einer vollständigen Umdrehung der Welle (1) relativ zur Welle (1) ortsfest und im wesentlichen konzentrisch zur Welle (1) angebracht ist und ein Zeiger (3) im wesentlichen rechtwinkelig zur Längsachse der Welle (1) an der Welle (1) festlegbar angeordnet werden kann. 11. Positioning unit according to claim 9 or 10, characterized in
that a scale ( 7 ) for indicating the number of complete revolutions of the shaft ( 1 ) is coupled to the adjusting device ( 9 ) or the shaft ( 1 ) via one or more transmission means ( 6 ), in particular one or more gears, and
that a scale ( 2 ) for indicating the position of the shaft ( 1 ) within a complete revolution of the shaft ( 1 ) relative to the shaft ( 1 ) is fixed in place and substantially concentric with the shaft ( 1 ) and a pointer ( 3 ) can be arranged on the shaft ( 1 ) so as to be fixable substantially at right angles to the longitudinal axis of the shaft ( 1 ).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE20022978U DE20022978U1 (en) | 2000-02-28 | 2000-02-28 | Positioning unit with display device |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE20022978U DE20022978U1 (en) | 2000-02-28 | 2000-02-28 | Positioning unit with display device |
DE10009429A DE10009429C2 (en) | 2000-02-28 | 2000-02-28 | Positioning unit with display device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE20022978U1 true DE20022978U1 (en) | 2002-08-22 |
Family
ID=26004563
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE20022978U Expired - Lifetime DE20022978U1 (en) | 2000-02-28 | 2000-02-28 | Positioning unit with display device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE20022978U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102004037037B3 (en) * | 2004-07-30 | 2006-05-18 | Siemens Ag | Method for adjusting a gear |
-
2000
- 2000-02-28 DE DE20022978U patent/DE20022978U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102004037037B3 (en) * | 2004-07-30 | 2006-05-18 | Siemens Ag | Method for adjusting a gear |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102013201328B4 (en) | Machining unit for a program-controlled machine tool | |
DE102005007038B4 (en) | Workhead | |
EP1575739B1 (en) | Device and method for centrally tightening rotatingly drivable parts | |
EP0265621B1 (en) | Clamping device for work pieces or tools with highly precise truth of running | |
EP0779849A1 (en) | Process and device for detecting and compensating for jointing and wear errors in fine drilling | |
DE102005036332B4 (en) | positioning | |
DE102008031817A1 (en) | Body e.g. shaft, position adjusting device for machine tool e.g. lathe machine, has eccentric cams arranged between reference body and body, and comprising inner and outer eccentric cam casings, which are rotatable relative to each other | |
DE102004006672B3 (en) | Fine gauge for distance measurement | |
DE3437515A1 (en) | POSITION MEASURING DEVICE | |
EP0804983A1 (en) | Tool with sensor | |
EP0064741B1 (en) | Indexing equipment for a programme-controlled machine tool | |
EP4027936B1 (en) | Retaining device for a dental workpiece | |
DE10011681B4 (en) | Method and profile rolling machine for adjusting the pitch reference between the profile rollers of a profile rolling machine | |
DE10009429C2 (en) | Positioning unit with display device | |
EP3760981A1 (en) | Angle measuring device and method for operating an angle measuring device | |
EP0899058A2 (en) | Method and device for positioning a tool | |
DE102006036746A1 (en) | Position measuring device and method for mounting a position measuring device | |
EP1452836B1 (en) | Angular displacement sensing apparatus | |
DE20022978U1 (en) | Positioning unit with display device | |
DE2054643A1 (en) | Device for determining dimensions | |
DE10117990C1 (en) | Precision machining device, for cylinder running surfaces, has hollow tool drive spindle, traction rod, and electronic control unit controlling traction rod | |
DE102019203118B4 (en) | Measuring tool for measuring bore diameters and machine tools | |
EP4119288B1 (en) | Device for correcting positional deviations of a processing machine | |
CH699910B1 (en) | Grinder. | |
DE202005012163U1 (en) | Positioner unit has multiple angle measurement systems using magnets coupled to shaft with processor to determine absolute angle for control algorithm |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification |
Effective date: 20020926 |
|
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20021104 |
|
R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20051021 |
|
R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20071030 |
|
R071 | Expiry of right |