DE2210760A1

DE2210760A1 - Digitale Bewegungsfuhlvornchtung

Info

Publication number: DE2210760A1
Application number: DE19722210760
Authority: DE
Inventors: John Bletchley Buckingham shire Loxham (Großbritannien)
Original assignee: Cranfield Institute of Technology
Current assignee: Cranfield Institute of Technology
Priority date: 1971-03-05
Filing date: 1972-03-06
Publication date: 1972-09-21
Also published as: GB1382807A; US3854823A; CH553397A

Description

Dipl.-Ing. H. MITSCHERLICH 8 MÖNCHEN 22.

Dipl.-lng. K. GUNSCHMANN _{Telefon: (08I1}} ._2966Bi

Dr. rer. nat. W. KORBER

PATENTANWÄLTE · 6. Mars 1972

CRANFIELD INSTITUTE OF TECHNOLOGY

Royal Charter

Cranfield, Bedfordshire, England

Patentanmeldung

Digitale Bewegungsfühlvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf Meß- und Zählvorrichtungen und betrifft insbesondere digitale Bewegungsfühlvorrichtungen, wie sie z.B. bei Werkzeugmaschinen verwendet werden.

Digitale Bewegungsfühlvorrichtungen dienen bei zahlreichen mechanischen Einrichtungen unter Einschluß von Werkzeugmaschinen z.B. zum Feststellen der Bewegung, die ein Bauteil der Einrichtung gegenüber einem anderen Bauteil ausführt. Eine lineare Relativbewegung kann z.B. unter Ausnutzung der relativen Verlagerung einer linearen Skala festgestellt werden, die an einem Teil der Einrichtung befestigt ist, sowie mit Hilfe eines mit dem anderen Teil verbundenen Ableseelement; hierbei ist die lineare Skala so angeordnet, daß ihre Mittellinie parallel zur beabsichtigten Richtung der linearen Relativbewegung der beiden Teile verläuft, und das Skalenableseelement ist so geführt, daß es sich gegenüber der linearen Skala in einer zu ihrer Mittellinie parallelen Richtung bewegt. Häufig gehört zu der okalenableseeinrichtung ein Lesekopf, der mit der linearen Skala zusammenarbeitet, um ein Signal z.B. in Form von Impulsen entsprechend der Zahl der digitalen Markierungen der linearen Skala zu erzeugen, über die hinweg sich der Lesekopf bewegt hat. In manchen Fällen führen die Abstände zwischen den digitalen Markierungen der

203839/0805

Skala und daher auch die durch den Lesekopf erzeugten Impulse nicht zu befriedigenden Ergebnissen, da die zwischen den beiden Teilen der Einrichtung erforderliche Relativbewegung einer ganzen Zahl von digitalen Markierungen bzw. Impulsen zuzuüglich eines Bruchteils des Abstandes zwischen zwei aufeinander folgenden digitalen Markierungen entspricht. In bestimmten Fällen kann es sich bei dem Bruchteil um einen festen Betrag handeln, und man kann diesen Bruchteil dadurch festlegen, daß man mit sehr hoher Genauigkeit die erforderliche Strecke mit dem Abstand zwischen aufeinander folgenden digitalen Markierungen der jeweils benutzten Skala vergleicht. In anderen Fällen ist es jedoch erwünscht, eine einstellbare Einrichtung zur Verfügung zu haben, damit Bedingungen entsprochen werden kann, unter denen die erforderliche Bewegung häufig geändert werden muß, und unter denen sich beliebige vorbestimmte Bruchteile des Abstandes zwischen aufeinander folgenden digitalen Markierungen ergeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Einrichtung zu schaffen.

Zur Erfüllung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung eine digitale Bewegungsfühlvorrichtung zum Feststellen der linearen Relativbewegung zwischen zwei Teilen einer Einrichtung geschaffen worden, zu der ein erstes und ein zweites Bauteil gehören, von denen eines eine lineare Skala mit mehreren digitalen Markierungen aufweist und an einem der beiden Teile der Einrichtung befestigt werden kann, während das andere Bauteil mit einem Skalenableseelement versehen ist und auf dem anderen der beiden Teile der Einrichtung angeordnet werden kann, so daß sich das Skalenableseelement entlang der linearen Skala bewegen kann, um das Fortschreiten der linearen Relativbewegung der beiden Teile der Einrichtung anzuzeigen; ferner ist eine Einrichtung vorhanden, die es ermöglicht, nach Bedarf den Winkel zwischen der Mittellinie der linearen Skala und der beabsichtigten Richtung der linearen Relativbewegung der beiden Teile der Einrichtung einzustellen, damit eine Feineinstellung des Ausmaßes der linearen Relativ-

209839/0805

bewegung möglich ist, die dem Abstand zwischen zwei aufeinander folgenden digitalen Markierungen der Skala entspricht.

Eine Anwendungsmöglichkeit für die Fühlvorrichtung ist bei einer elektronischen Servoeinrichtung zum Steuern einer Maschine zum Schneiden oder Formen der Zähne' von Schraubenbzw. Schrägzahnrädern gegeben. Hierbei kann die Vorrichtung dazu dienen, die lineare Bewegung zwischen dem herzustellenden Zahnrad und dem Yi/'erkzeug in einer zur Achse des Zahnrades parallelen Richtung festzustellen. Die elektronische Servoeinrichtung kann so ausgebildet sein,daß sie die Drehung des Werkzeugs oder des Zahnrades derart steuert, daß die gewünschte Beziehung zwischen den in Frage kommenden Winkelgeschwindigkeiten erzielt wird, und der Lesekopf der Fühlvorrichtung kann an eine solche Einrichtung so angeschlossen sein, daß er ihr Signale in Abhängigkeit von der Relativbewegung in Richtung der Achse des Zahnrades bzw. des Rohteils zuführt. Hierbei kann der Servoeinrichtung eine Fühleinrichtung zugeordnet sein, durch die zwei Reihen von Impulsen erzeugt werden, deren Frequenzen die Winkelgeschwindigkeit des Werkzeugs bzw. diejenige des Zahnrades repräsentieren; ferner ist es möglich, eine Frequenzumsetzereinrichtung vorzusehen, um die Frequenz mindestens einer der Impulsreihen zu ändern, sowie einen Komparator, der die Impulsreihen nach der Änderung der Frequenz vergleicht. Bei einer solchen Anordnung kann der Lesekopf so geschaltet sein, daß er der einen oder anderen Reihe von Impulsen weitere Impulse in Abhängigkeit von der erforderlichen Gangrichtung der Schraubenlinie beifügt, und wenn die Impulse zu einer Impulsreihe hinzugefügt werden, die einer Frequenzänderung unterliegt, erfolgt das Hinzufügen der Impulse vorzugsweise nach der Änderung der Frequenz.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 schematisch eine digitale Vorrichtung zum Fühlen einer linearen Bewegung;

209839/080S

Fig. 2 schematisch ein Schrauben- oder Schrägzahnrad und die zugehörigen Parameter;

Fig. 3 schematisch eine Maschine zum Schleifen oder Schneiden von Schrauben- oder Schrägzahnrädern; und

Fig. 4 eine abgeänderte Ausführungsform einer digitalen Bewegungsfühlvorrichtung.

In Fig. 1 ist schematisch eine ortsfeste lineare Skala dargestellt, die eine größere Breite hat als die sonst üblichen Skalen, und die mit zahlreichen digitalen Markierungen 2 versehen ist, die z.B. in Abständen von 0,5 Mikron verteilt sind. Dieser Skala ist eine Einrichtung zugeordnet, die es gestattet, die Mittellinie 4 der Skala unter einem vorbestimmten Winkele*- gegen die durch den Pfeil 5 bezeichnete Richtung der vorgesehenen Relativbewegung zwischen zwei Teilen einer mechanischen Einrichtung einzustellen· Zu der insgesamt mit 3 bezeichneten Einstelleinrichtung gehört ein an der Skala 1 befestigtes Bauteil 6 mit mehreren Löchern 7 zum Aufnehmen der Schäfte von Schrauben, die T-förmige Köpfe besitzen, welche in einer Ringnut 8 in einer ortsfesten Unterstützung gleitend geführt sind. Auf die Schäfte der Schrauben können Muttern aufgeschraubt und festgezogen werden, um die Skala 1 nach dem Einstellen des gewünschten Winkels «Cfestzulegen.

Ferner ist eine Lesekopfbaugruppe 9 vorgesehen» zu der eine Skala 10 und mindestens ein photoelektrisches Skalenableseelement 11 gehören; die Baugruppe 9 ist mittels eines Schlittens 12 gleitend geführt und außerdem mit einer Einrichtung 13 versehen, die es ermöglicht, die Baugruppe ua den gleichen Winkel von bis zu mindestens 15° zu schwenken, um den die Skala 1 geschwenkt wird, damit die kritische Winkelbeziehung zwischen den Linien der Skala 1 und den Linien der Skala 10 des Ableseelements des Lesekopfes erhalten bleibt. Die Einrichtung 13 kann auf die gleiche Weise ausgebildet sein wie die der bkala 1 zugeordnete Einrichtung 3.

209839/0805

Die Einstelleinrichtung ermöglicht es, eine vorbestimmte Anzahl von Impulsen für eine vorbestimmte Relativbewegung des I/esekopfes gegenüber der ortsfesten Skala 1 in Eichtung des Pfeils 5 zu erzeugen, wenn sich das Ausmaß dieser Relativbewegung etwas von der Bewegungsstrecke unterscheidet, die zurückgelegt werden muß, wenn bei oC = o° die gleiche Anzah}. von Impulsen erzeugt werden soll. Die Beziehung zwischen der vorbestimmten Anzahl der Impulse und der vorbestimmten Relativbewegung ist durch die folgende Gleichung gegeben:

Strecke längs der Mittellinie der Skala _co oC = bei einer vorbestimmten Anzahl von Impulsen Vorbestimmte Relativbewegung

Die beschriebene Fühlvorrichtung ermöglicht es auf zweckmäßige Weise, eine vorbestimmte Relativbewegung zwischen einem Rohteil bzw. einem Zahnrad und einem Werkzeug längs der Achse des Zahnrades beim Formen oder Schleifen von Schraubenoder Schrägzahnrädern bei einer entsprechenden Maschine zu fühlen, bei der die Drehbewegung des entstehenden Zahnrades unter Einhaltung einer vorbestimmten Übersetzung durch eine elektronische Steuereinrichtung genau mit der Drehbewegung des Werkzeugs synchronisiert wird. Beim Schleifen eines Stirnzahnrades mit einer geraden Verzahnung ist diese Übersetzung als einfache ganze Zahl durch die folgende Gleichung gegeben:

Umdrehungen der Schleifscheibe = Zähnezahl des Zahnrades Umdrehungen des Werkstücks — G-ängezahl der Schleifscheibe

(gewöhnlich =1)

Beim Schleifen von Schrauben- oder Schrägzahnrädern muß jedoch die Drehgeschwindigkeit des Zahnrades im Vergleich zur Drehgeschwindigkeit eines gleichwertigen Stirnzahnrades mit gerader Verzahnung um einen Betrag erhöht oder gesenkt v/erden, der einer vollständigen Umdrehung des Zahnrades bei einer axialen liewef.ung längs einer Strecke entspricht, die gleich der Steigung bzw. der Ganghöhe der Zähne iet.

209639/0808

Der Steigungswinkel Q eines typischen Zahnrades und der Neigungswinkel 0 der entsprechenden Schraubenlinie sind in Pig. 2 dargestellt, die ein Zahnrad und ein Dreieck zeigt, dessen Höhe gleich der Ganghöhe der zugehörigen Schraubenlinie ist. Im folgenden soll ein Zahnrad mit einem Teilkreisdurchmesser D von 200 mm und einem Steigungswinkel von 15° betrachtet werden. Die richtige Schraubenlinie hat einen Steigungswinkel 0 von 90° - 15° = 75°» Die Ganghöhe der Schraubenlinie beträgt 628,32 χ 3,732 » 2344,89 mm»

Die vorstehend genannte Ganghöhe bzw. Steigung entspricht der Strecke, die der das Werkstück tragende Kopf bei einer vollständigen Umdrehung einer Schraube mit einer solchen Ganghöhe zurücklegen würde. Nunmehr sei angenommen, daß auf einem an einer das Zahnrad tragenden Welle ein Haster oder Gitter mit 64 800 radialen Linien vorhanden ist, und daß eine Ausgleichseinrichtung betrachtet werden soll, bei der ein lineares Gitter nach Fig. 1 benutzt wird, bei dem der Abstand zwischen benachbarten Linien 0,5 Mikron beträgt, und das unter einem beliebigen Winkel von 0° bis 15° gegen die Linie 5 geneigt sein kann, wobei sich der Lesekopf 9 parallel zu dieser Linie bewegt. Bei einem Schragungswinkel von 15° beträgt die Ganghöhe 2344,89 mm, so daß der Lesekopf 9 jeweils einen Impuls erzeugen muß, wenn der das Werkstück tragende Kopf eine

p-544- Q8
Strecke zurücklegt, die = 0,036185 mm. In diesem Fall muß für jede Bewegung des Lesekopfes längs einer Strecke von 36,185 Mikron bei der elektronischen Steuereinrichtung ein Impuls hinzugefügt oder abgezogen werden. Jetzt ergibt eine Bewegung des Lesekopfes entlang der Mittellinie 4 über eine Strecke von 36 Mikron eine ganze Zahl von Impulsen, die im vorliegenden Fall gleich 72 ist, so daß man den Winkel <*- einstellen kann, daß

cosoC = |§-4f§5 = 0,99489

= 5° 48»

209839/0805

Daher muß man eine einstellbare elektronische Teileinrichtung zwischen dem Lesekopf und der Steuereinrichtung anschließen und sie so einstellen, daß sie jedesmal einen Impuls aussendet, wenn sie 72 Impulse von dem Lesekopf empfängt, und das die lineare Skala "bildende lineare Gitter muß auf einen Winkel von 5° 4-8' eingestellt werden. .

. $ zeigt schematisch den Aufbau einer Maschine zum Schleifen von Schrauben- bzw. Schrägzahnrädern mit einer Steuereinrichtung, zu der die Anordnung nach I¹Xg. 1 gehört, die nach den vorstehend erläuterten Grundgedanken arbeitete In der üblichen Weise wird eine Schleifscheibe 14 mit einem Schneckenprofil bzw. einer schraubenlinienförmigen Eippe zusammen mit einem sie antreibenden Motor 15 durch einen Schleifkopf 16 unterstützt, der so angeordnet ist, daß die Schleifscheibe 14 mit einem Werkstück 17 zusammenarbeitet, bei dem es sich um einen Zahnradrohling oder ein vorgeschrupptes Zahnrad oder um einen Stapel von Eohlingen oder vorgeschruppten Zahnrädern handelt; das Werkstück 17 ist; mit Hilfe eines Werkstückkopfes 18 drehbar unterstützt und wird durch einen weiteren Elektromotor 19 angetrieben. Der die Schleifscheibe 14 antreibende Motor 15 kann als mit Wechselstrom betreibbarer Synchronmotor bekannter Art ausgebildet sein, dessen Drehzahl zwischen 1800 und 2500 U/min liegt.

Dem direkten Antrieb zwischen dem Motor 15 mid der Schleifscheibe 14 ist ein drehbarer Kodierer 20 zugeordnet, zu dem eine aus Glas oder einem anderen lichtdurchlässigen oder Licht reflektierenden Werkstoff bestehende Scheibe 21 gehört, die mit der Welle des Motors 15 und der Schleifscheibe 14 drehfest verbunden ist und ein Gitter aus radialen Linien aufweist, das mit zwei einander diametral gegenüber liegenden Leseköpfen 22, 22 zusammenarbeitete Jeder der Leseköpfe ist mit einem ortsfesten Bezugsgitter versehen, das in unmittelbarer Hähe der Scheibe 21 mit den radialen Gitterlinien angeordnet ist, und außerdem sind eine oder mehrere lichtempfindliche Zellen vorhanden, die auf das Licht an—

209839/0805

sprechen, das von einer elektrischen Lichtquelle aus durch die Gitter fällt. Wird die Scheibe 21 mit den radialen Gitterlinien gedreht, werden MoirSstreifen in Form eines Musters aus miteinander abwechselnden hellen und dunklen Flächen erzeugt, die sich an den lichtempfindlichen Zellen vorbei bewegen, so daß diese Zellen entsprechende elektrische Ausgangssignale erzeugen

Diese Signale können elektronisch in eine Rechteekwellenform oder eine Impulsreihe verwandelt werden, deren Frequenz sich genau nach der Drehgeschwindigkeit der Schleifscheibe richtet» Die Ausgangssignale der beiden Leseköpfe werden durch eine logische Schaltung 23 verarbeitet, um alle Wirkungen einer etwa vorhandenen Exzentrizität der Scheibe 21 auszuschalten·

Diese Impulsreihen werden einem elektronischen Getriebe 24 zugeführt, bei dem vorher zwei ganze Zahlen eingestellt worden sind, und zwar ein Multiplikator M und ein Divisor D, die normalerweise im Bereich von 1 bis 200 liegen^ Das elektronische Getriebe 24 liefert als Ausgangssignal eine weitere Impulsreihe, deren Frequenz gleich dem M/D-fachen der Ein~ gangsfrequenz ist.

Dem Antrieb zwischen dem Motor 19 und dem Werkstück 17 ist ein drehbarer Kodierer 25 von ähnlicher Konstruktion wie der Kodierer 20 zugeordnet, und dieser Kodierer ist mit einer radiale Gitterlinien aufweisenden Scheibe 26 versehen, die mit dem Werkstück 17 drehfest verbunden ist und mit 2W€i einander diametral gegenüber liegenden Leseköpfen 27,,27 zusammenarbeitet, an die eine logische Schaltung 28 angeschlossen ist, mittels welcher die Wirkungen einer etwa vorhandenen Exzentrizität der Scheibe 26 beseitigt werden· Bei dem Motor 19 handelt es sich um einen mit Gleichstrom zu betreibenden Servomotor, der so ausgebildet sein soll,, daß er innerhalb eines sehr großen Drehzahlbereichs mit vernachlässigbar geringen ürehzahlschwankungen arbeitet und eine Leistung verfügbar macht, die es ermöglicht., ein Ivorrektur-

20 9-8 39/0805

drehmoment zu erzeugen, damit kleine Korrekturen der Umlaufgeschwindigkeit des Werkstücks 17 herbeigeführt werden können.

Das elektronische Getriebe 24 wird zunächst so eingestellt, daß die Frequenz der an seinem Ausgang erscheinenden Impulsreihe gleich der Frequenz der Impulsreihe ist, die durch den dem Werkstück 17 zugeordneten !Codierer 25 erzeugt wird, wenn das Werkstück 17 im richtigen Eingriff mit der Schleifscheibe 14 läuft. Zu diesem Zweck ist es normalerweise erforderlich, die Werte für M und D so einzustellen, daß sie eine Funktion der Zähnezahl des Werkstücks 17 und der Anzahl der Gitterlinien auf den beiden Kodiererscheiben sind.

Die beiden Impulsreihen werden einer umsteuerbaren Zähleinrichtung 29 zugeführt, der 256 Bits in auf- oder absteigender Reihenfolge binär zählt, wobei ein Überfließen an jedem Ende verhindert wird. Jeder von dem elektronischen Getriebe 24 aus zugeführte Impuls erhöht das Zählergebnis, während jeder von der logischen Schaltung 28 zum Beseitigen von Exzentrizitätsfehlern aus zugeführte Impuls das Zählergebnis verkleinert. Wenn die beiden Impulsreihen die gleiche Frequenz haben, oszilliert somit das Zählergebnis um eine Ziffer nach beiden Seiten einer bestimmten Zahl.

Der Ausgang jedes binären Registers der Zähleinrichtung 29 ist an einen Digital-Analog-Waridler 30 angeschlossen, der so ausgebildet ist, daß sein Ausgangssignal gleich Null ist, wenn die Zähleinrichtung 29 zur Hälfte gefüllt ist, und daß dieses Ausgangssignal gegenüber diesem Wert zwischen der positiven und der negativen Seite schwingt. Das analoge Signal passiert einen Satz von Verstärkern 31) denen Rückkopplungsnetzwerke zum Kompensieren der Reaktion der Servoeinrichtung zugeordnet sind, woraufhin es zur Steuerwicklung oder dem Anker des das Werkstück 17 antreibenden Motors 19 gelangt. Bei der beschriebenen Servoeinrichtung handelt es sich nicht um eine geschwindigkeitsabhängig arbeitende Servoeinrichtung, bei der sehr kleine Geschwindigkeitsfehler allmählich zu

209839/0805

einem relativ großen Stellungsfehler führen· Bei der beschriebenen Anordnung wurden sich kleine Fehler als kleine konstante Winkelveriagerungen bemerkbar machen«

Bei der Anordnung nach Fig. 3 werden solche Fehler jedoch dadurch vermieden, daß eine Differentialvorschubeinrichtung in Form eines Diskriminators 52 vorgesehen ist, der zwischen dem Ausgang des elektronischen Getriebes 24 und den Servoverstärkern 51 liegt. Dieser Diskriminator erzeugt eine analoge Spannung, die zur Frequenz der als Eingangssignal zugeführten Impulsreihe proportional ist. Der Gewinn des Diskriminators 52 kann verstellt werden, bis die Einrichtung mit jeder gewünschten Geschwindigkeit bzw. Drehzahl läuft, wobei das Ausgangssignal des Digital-Analog-Wandlers 50 gleich Null ist, so daß auch der Stellungsfehler gleich Null ist. Sobald diese Einstellung erreicht ist, arbeitet die Einrichtung bei allen Drehzahlen so, daß der Fehler der Servoeinrichtung gleich Null ist, und das Motorantriebssignal wird mit Hilfe des von dem Diskriminator 52 abgegebenen Befehlssignal erzeugt.

Zusätzlich zu den beiden Drehbewegungen, die in der beschriebenen Weise gesteuert werden, spielen beim Schleifen eines Zahnrades zwei weitere Bewegungen eine Rolle, und zwar die Tiefenvorschubbewegung zwischen der Schleifscheibe 14 und dem Werkstück 17» welche die Schnittiefe bestimmt, sowie die Quervorschubbewegung, d.h. die Relativbewegung zwischen der Schleifscheibe 14 und dem Werkstück 17 längs der Umfangsflache des Werkstücks und parallel zu seiner Achse.

Die Quervorschubbewegung der Werkstückunterstützung 18 wird durch einen weiteren Motor 55 hervorgerufen. In der Praxis handelt es sich hierbei um eine langsame Vorschubbewegung, und bei Stirnzahnrädern, bei denen der Schrägungswinkel gleich Null ist, richtet sich die Vorschubgeschwindigkeit ausschließlich nach den Schleifbedingungen.

Beim Schleifen von Schrauben- oder Schrägzahnrädern muß der Neigungswinkel der Achse der Schleifscheibe 14 gegenüber

209839/0806

der Achse des Werkstücks 17, der dem Steigungswinkel der schraubenlinienförmigen Rippe der Schleifscheibe entspricht, in Abhängigkeit vom Steigungswinkel des Werkstücks 17 geändert werden. Außerdem wird die Umlaufgeschwindigkeit des Werkstücks Ύ] entsprechend einem Paktor modifiziert, der sich nach dem Steigungswinkel des Werkstücks und der Geschwindigkeit des Quervorschubs gegenüber der Schleifscheibe 14 richtet. Um dies zu ermöglichen, ist zwischen der Werkstückunterstützung 18 und einem Gestellteil der Maschine ein linearer Kodierer 1, 9 nach Fig. 1 angebracht.

Die durch den linearen Eodierer 1, 9 erzeugte Impulsreihe wird einem verstellbaren elektronischen Getriebe 34 und von dort aus einem Gatter 35 zugeführt. Das Gatter 35 empfängt die Impulsreihen des elektronischen Getriebes 24 und der logischen Schaltung 28 zum Beseitigen von Exzentrizitätsfehlern und addiert die von dem elektronischen Getriebe 3^- kommende Impulsreihe entweder zu der von dem elektronischen Getriebe 24 kommenden Impulsreihe oder zu der durch die logische Schaltung 28 erzeugten Impulsreihe, was sich jeweils danach richtet, ob das Werkstück 17 mit einer rechtsgängigen oder einer linksgängigen Verzahnung versehen werden soll. Bei der beschriebenen Anordnung wird die Frequenz der durch den linearen Kodierer i, 9 erzeugten Impulsreihe ebenso wie der Winkel <t- für den liodierer 1, 9 unter Berücksichtigung der betreffenden Parameter der Anordnung in der schon beschriebenen Weise berechnet. Bei dem beschriebenen Anwendungsbeispiel wird somit ein WinkeloL von 5° 48' eingestellt, und das elektronische Getriebe 34 wird so eingestellt, daß es für je 72 eintreffende Inipulse einen Impuls erzeugt.

In manchen Fällen kann es zweckmäßig sein, ein Gitter mit der üblichen Breite zu benutzen und es dem Lesekopf zu ermöglichen, sich längs der Littellinie des Gitters zu bewegen. Die erforderliche -Einstellung bezüglich, der Strecke, die bei einer vorbestimmten Anzahl von Impulsen zurückgelegt wird, kann dadurch erreicht v/erden, daß man das Gitter auf den

209839/0805

richtigen Winkel einstellt, wobei jedoch, der Lesekopf mit dem Schlitten nicht starr verbunden ist. Bei einer solchen Anordnung würde sich der Schlitten längs der Hypotenuse eines Dreiecks bewegen, während sich der Lesekopf längs der Basis dieses Dreiecks bewegen würde, wie es in Fig. 4 gezeigt ist. In diesem Fall-ist der Lesekopf 9 durch eine Feder J6 gegen eine an dem Schlitten 12 befestigten Anschlag vorgespannt. Der Lesekopf 9 wird durch eine Führung 38 längs einer unter dem Winkel o*. geneigten linearen Bahn geführt, und er gleitet während der Bewegung des Anschlags in der Richtung des Pfeils 5 an dem Anschlag 37 entlang.

Patentansprüche;

209839/0805

Claims

Patentansprüche

Digitale Bewegungsfühlvorrichtung zum Feststellen einer linearen Relativbewegung zweier Bauteile einer mechanischen Einrichtung, wobei zu der Vorrichtung ein erster und ein zweiter Teil gehören, von denen einer mit einer durch eines der beiden Bauteile zu unterstützenden linearen Skala mit einer großen Zahl von digitalen Markierungen versehen ist, während zu dem anderen Teil ein Skalenableseelement gehört, das auf dem anderen der beiden Bauteile angeordnet ist, so daß sich das Skalenableseelement bzw. der Skalenlesekopf gegenüber der linearen Skala bewegen kann, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (3» 13) vorhanden sind, die es ermöglichen, nach 3e*darf den Winkel («Ό zwischen der Mittellinie (4) der linearen Skala (1) und der vorgesehenen Richtung (5) der ßelativbewegung zwischen den beiden Bauteilen der mechanischen Einrichtung einzustellen, so daß das Ausmaß der Relativbewegung in der genannten Richtung, die dem Abstand zwischen zwei aufeinander folgenden digitalen Markierungen (2) der linearen Skala fein bzw. mit hoher Genauigkeit einstellbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Skalenablesekopf (9) und die lineare Skala (1) eine Relativbewegung ausführen, und daß sich der Skalenablesekopf längs einer Bahn bewegt, die unter dem genannten winkel (⁰O zur Mittellinie (4) der linearen Skala verläuft (i'ig. 1).

J. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die lineare Skala (1) und der Skalenabi esekopf (9) von zugehörigen Unterstützungen (3» 13) getragen werden, und daß jede dieser Unterstützungen mit einer Anordnung (7» 8) versehen ißt, die es ermöglicht, die lineare

209839/0805

Skala bzw. den Skalenablesekopf zu drehen und In der gewünschten Winkelstellung festzulegen.

4·. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der ßkalenablesekopf (9) und die lineare Skala (1) relativ zueinander eine Bewegung in der Richtung der Mittellinie (4) der linearen Skala ausführen, wenn die beiden Bauteile der mechanischen Einrichtung eine Relativbewegung in der vorgesehenen Richtung (5) unter einem Winkel zu der Mittellinie ausführen (Fig. 4).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Führung (58) zum Führen des Skalenablesekopfes (9) gegenüber der linearen Skala (1) derart, daß die lineare Skala und der Skalenablesekopf eine fielativbewegung in der Richtung der Mittellinie (4) ausführen, eine Vorspanneinrichtung (36), die zwischen der linearen Skala und dem Skalenablesekopf längs der Mittellinie in einer Richtung wirksam ist, sowie durch eine Betätigungseinrichtung (37), die gleitend mit der Vorrichtung zusammenarbeitet, wenn sie in der vorgesehenen Bewegungsrichtung (5) bewegt wird, um die erwähnte Relativbewegung in der entgegengesetzten Richtung längs der Mittellinie herbeizuführen, während sich eine Gleitbewegung zwischen der Vorrichtung und der Betätigungseinrichtung abspielt.

6ο Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet , daß zu dem Zahlenablesekopf (9) eine Skala (10) und eine Lichtfühleinrichtung (11) gehören, und daß die Lichtfühleinrichtung dazu dient, Moirestreifen festzustellen, die durch die beiden Skalen (1, 10) erzeugt werden.

7. Mechanische Einrichtung, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Vorrichtung mit zwei relativ zueinander bewegbaren Bauteilen (16, 18) der mechanischen Einrichtung gekuppelt ist (Fig. 3).

20983 9/0805

8. Mechanische Einrichtung nach Anspruch 7» gekennzeichnet durch eine elektronische Servoeinrichtung (24, 29 bis 32), der die durch den Skalenablesekopf (9) erzeugten Signale zugeführt werden.

9. Mechanische Einrichtung nach Anspruch 8 in Gestalt einer Maschine zum Erzeugen bzw. Bearbeiten von Schraubenoder Schrägzahnrädern, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bauteile der mechanischen Einrichtung durch eine Werkzeugunterstützung (16) bzw. eine Unterstützung (18) für ein Zahnrad oder ein Zahnradrohteil gebildet sind, und daß die Vorrichtung mit diesen Unterstützungen so gekuppelt ist, daß sie ihre Relativbewegung in der Richtung der Achse des Zahnrades bzw. des Zahnradrohteils (17) fühlt.

10. Mechanische Einrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Servoeinrichtung (24, 29 bis 32) so ausgebildet und angeschlossen äst, daß sie die Drehbewegung des Werkzeugs (14) oder des Zahnrades bzw. Zahnradrohteils (17) relativ zu dem betreffenden anderen Teil steuert, und daß der Skalenablesekopf (9) so angeordnet ist, daß er der Einrichtung Signale in Abhängigkeit von der erwähnten Relativbewegung in der Richtung der Achse des Zahnrades bzw. des Zahnradrohteils zuführt.

11. Mechanische Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß zu der Servoeinrichtung Fühleinrichtungen (20, 25) gehören, die zwei Reihen von Impulsen erzeugen, deren Frequenzen die Winkelgeschwindigkeit des Werkzeugs (14) bzw. des Zahnrades oder Zahnradrohteils (17) repräsentieren, sowie ein Frequenzumsetzer (24) zum Andern der Frequenz mindestens einer der Impulsreihen, und ein Komparator (29) zum Vergleichen der Impulsreihen nach der Änderung der Frequenz.

209839/0805

12. Mechanische Einrichtung nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Skalenablesekopf (9) so geschaltet ist, daß er der einen oder anderen Impulsreihe Impulse hinzufügt, nachdem die Frequenz geändert worden ist, wenn die Impulse der Impulsreihe beigefügt werden, deren Frequenz- geändert worden ist.

Der Patentanwalt:

209839/0805