DE2242105A1 - Verfahren zum einstellen eines maschinenteils vermittels einer zweiachsigen lichtelektrischen einstellvorrichtung - Google Patents

Description

Verfahren zum Einstellen eines Maschinenteils vermittels einer zweiachsigen lichtelektrischen Einstellvorrichtung.

Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der entsprechenden U.S. Anmeldung Ser.No. 175 258 vom 26.August 1971 beansprucht.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen eines Maschinenteils vermittels einer zweiachsigen lichtelektrischen Einstellvorrichtung, das insbesondere zum Einstellen eines Werkstücks in einer XY-Koordinatenebene entsprechend auf einer Vorlage wie z.B. einer Mutter- oder Urschablone vorgegebenen Koordinatenpunkten zum Zwecke der genauen Ausführung von automatisch gesteuerten Bearbeitungsvorgängen an einem Werkstück oder dgl. dient.

In der U.S. Patentschrift 3 293 439 desselben Anmelders vom 20. 12. 1966 mit dem-Titel "Zweiachsige-l-iehtelek--trische Einstellvorrichtung mit wechselweiser Achsensteuerung der Fotozelle" ist eine lichtelektrische Vorrichtung beschrieben, vermittels welcher eine Urschablone genau an rechtwinklige Koordinatenpunkte einstellbar ist. Die Fotozelle befindet sich dabei auf einer Seite der Urschablone, die Licht- t quelle auf .der anderen Seite derselben, und die Urschablone

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weist ein Loch auf, durch welches das Licht hindurchtritt. Bei Zentrierabweichungen des Lochs verändert sich die Beleuchtung der Fotozelle, wodurch Signale erzeugt werden, mit denen Servomotoren angetrieben werden, welche die Urschablone in einer geeigneten Richtung verstellen, damit das Loch in bezug auf die Achse des LichtbundeIs genau zentriert wird. Die Einstellbewegungen dienen dabei gleichfalls zur Einstellung eines Werkstücks wie z.B. einer Schaltungsplatte, durch welche an den gewünschten Koordinatenpunkten ein Loch durchgebohrt werden soll.

Die vorstehend in großen Zügen beschriebene Vorrichtung arbeitet zwar einwandfrei, es ergeben sich jedoch mit Löchern in einer Mutterschablone in vielen Fällen in der Größe oder dem Durchmesser des Loches Schwankungen, so daß sich in solchen Fällen eine einwandfreie Arbeitsweise nicht durchgehend erzielen läßt. Außerdem kann bei Mutterschablonen der Fall eintreten, daß diese mit Fehlern behaftet sind, beispielsweise daß Licht durch eine nicht kreisrunde Öffnung hindurch auf die Fotozelle fällt, so daß die Bohrvorrichtung in Betrieb gesetzt und an einer nicht gewünschten Stelle ein Loch ausgebohrt wird. Außerdem kommt bei sehr großen Löchern in der Mutterschablone hinzu, daß sich Zentrierfehler des Loches nicht mit der für eine Präzisionsbearbeitung erforderlichen Genauigkeit feststellen lassen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Einstellen eines Maschinenteils und eine entsprechende zweiachsige lichtelektrische

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Einstellvorrichtung zu schaffen, mit denen auch für unterschiedliche Lochdurchmesser eine wesentlich höhere Genauigkeit beim genauen Zentrieren eines Loches in bezug auf festgelegte rechtwinklige Koordinatenwerte erreichbar ist.

Das entsprechend der Erfindung vorgeschlagene Verfahren zum Einstellen eines Maschinenteils an genau festgelegten Punkten eines rechtwinkligen Koordinatensystems ist gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

a) Anbringen eines kreisförmigen Loches an dem Maschinenteil,

b) Anbringen einer Lichtquelle auf einer Seite, und einer Fotozelle auf der anderen Seite des Maschinenteils,

c) Einrichten des Maschinenteils in einer Lage, in welcher das von der Lichtquelle ausgehende Licht durch das Loch hindurch auf die Fotozelle auffällt und die Lichtbündelachse senkrecht verläuft und sich an den genau festgelegten Koordinatenpunkten befindet,

d) Anbringen eines Spalts zwischen Fotozelle und Loch, so daß dieser radial zur Lichtbündelachse verläuft und über die Begrenzung des Loches hinausragt,

e) Drehen des Spaltes um die Lichtbündelachse, wobei auf die Fotozelle nur dann ein konstanter Lichtstrom fällt, wenn die Mitte des Loches in dem Maschinenteil genau mit der Achse zusammenfällt, und jede seitliche Versetzung des Lochmittelpunktes gegenüber der Achse einen veränderlichen, auf die Fotozelle auffallenden Lichtstrom und damit ein veränderliches Fotozellen-Ausgangssignal hervorruft, und

f) Verlagern des Maschinenteils in Abhängigkeit

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von dem veränderlichen elektrischen Signal in einer solchen Richtung, in welcher sich die Signalschwankungen verringern, und bei genauer Zentrierung des Loches in der Achse das elektrische Signal nicht länger schwankt und die Verlagerung des Maschinenteils zum Stillstand gebracht wird.

Die zur Ausführung des Verfahrens vorgeschlagene zweiachsige lichtelektrische Einstellvorrichtung ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine Mutterschablone mit einem kreisrunden Loch, eine auf der einen Seite der Mutterschablone befindliche Lichtquelle und eine auf der anderen Seite derselben befindliche Fotozelle in einer solchen Anordnung, daß das von der Lichtquelle abgegebene Licht in einer zur Ebene der Mutterschablone senkrechten Achse durch das Loch hindurch auf die Fotozelle auffällt, einen derart zwischen Mutterschablone und Fotozelle angeordneten Spalt, daß nur durch das Loch und durch den Spalt hindurchtretendes •Licht auf die Fotozelle fallen kann, wobei der Spalt in Radialrichtung von der vorgegebenen Achse ausgeht und über den Begrenzungrand des Loches hinausgeführt ist, eine zum Drehen des Spalts um die vorgegebene Achse dienende Vorrichtung, wobei das bei jeder Umdrehung des Spalts durch den Spalt hindurchtretende und auf die Fotozelle auffallende Licht nur dann konstant ist, wenn der Lochmittelpunkt mit der vorgegebenen Achse zusammenfällt, und jede seitliche Abweichung des Loches von der vorgegebenen Achse einen bei jeder vollen Umdrehung des Spalts auf die Fotozelle fallenden veränderlichen Lichtstrom bewirkt, eine mit der Fotozelle verbundene

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und zur Abgabe eines eine Funktion des in jedem Zeitpunkt auf die Fotozelle auffallenden LichtStroms darstellenden, bei schwankendem Lichtstrom veränderlichen und bei konstantem Lichtstrom konstanten Signals dienende Vorrichtung und durch einen zum Verstellen der Mutterschablone dienenden und auf Signalschwankungen ansprechbaren Servomotorantrieb, durch den die Mutterschablone in Richtung kleinerer Signalschwankungen verfahrbar und das in dieser befindliche Loch in genaue Zentrierung mit der vorgegebenen Achse bringbar ist, bei der das Signal konstant und der Servomotorantrieb außer Betrieb, d.h. abgeschaltet ist.

Eine bevorzugte Anwendungsmöglichkeit der Erfindung ergibt sich in Verbindung mit einer Schaltungsplatten- < Bohrmaschine, in welcher die Schaltungsplatte zwecks Ausführung gemeinsamer Bewegungen mit der Mutterschablone formschlüssig mit dieser gekoppelt ist. Die in der Schaltungsplatte auszubohrenden Stellen lassen sich dann durch Einstellen der entsprechenden Löcher in der Mutterschablone vermittels der Fotozelle und des umlaufenden Spalts genau einstellen. Bei der Anwendung auf das Bohren von Schaltungsplatten weist die Vorrichtung außerdem eine Schutzvorrichtung auf, welche einen Bohrvorgang verhindert, wenn das betreffende Loch in der Mutterschablone nicht kreisrund ist, Streulicht auf die Fotozelle fällt oder Zwischenfälle vorkommen .

Die Erfindung wird im nachfolgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbexspiels näher erläutert.

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Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung die erfindungsgemäße zweiachsige lichtelektrische Einstellvorrichtung in der Anwendung auf eine Einstellsteuerung für eine Schaltungsplatte, in der an genau vorbestimmten Stellen Löcher ausgebildet, d.h. ausgebohrt werden sollen.

Fig. 2 zeigt im Ausschnitt und in Draufsicht ein Loch in einer Mutterschablone in bezug auf bestimmte Bauteile der lichtelektrischen Vorrichtung, wobei das Loch genau zentriert ist.
Fig. 3 ist eine Fig. 2 ähnliche Darstellung, wobei

jedoch das Loch nicht zentriert ist.

Fig. ·+ ist ein schematischer elektrischer Schaltplan einer zur Verarbeitung der erzeugten Signale und zur Abgabe von ZentrierSignalen für die Mutterschablone dienenden Vorrichtung. Fig. 5 stellt mehrere zur Erklärung der Arbeitsweise der Vorrichtung der Fig. H nützliche Wellenformen dar.

In Fig. 1 ist ein Arbeitstisch 10 dargestellt, der eine Platte 11 trägt, die beispielsweise aus einer gedruckten Schaltungsplatte bestehen kann, durch welche an verschiedenen Stellen vermittels einer automatischen Bohrvorrichtung Löcher durchgebohrt werden sollen. Die Platte 11 läßt sich entsprechend den Doppelpfeilen in X- und in Y-Richtung des Koordinatensystems bewegen vermittels eines Servomotors

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13, der einen ersten oder Untertisch Ik in X-Richtung hin und her bewegt, und einen auf dem Untertisch IH angeordneten Servomotor 15, durch den der Arbeitstisch 10 in Y-Richtung hin und her bewegbar ist.

Den Servomotoren 13 und 15 werden Signale über Leitungen 17 und 18 von einer allgemein mit dem Bezugszeichen 16 bezeichneten Steuerschaltung zugeführt. Durch ein über die Leitung 17 zugeführtes positives Signal wird der Untertisch 14 beispielsweise nach rechts oder in der positiven X-Richtung bewegt, während ein negatives Signal eine Bewegung des Tisches in negativer X-Richtung oder nach links zur Folge hat. In entsprechender Weise bewirken dem Servomotor 15 zugeführte positive oder negative Signale eine Bewegung des Arbeitstisches 10 in positiver bzw. negativer Y-Richtung. Ein Spannungssignal null oder wenn kein Signal angelegt ist, hat zur Folge ₉ daß die Servomotoren nicht in Betrieb sind und damit die Tische und die auf diesen gehaltene Platte 11 in einer festen Lage in bezug auf die Bohrvorrichtung 12 halten.

Die.Steuerschaltung 16 spricht auf das Ausgangssignal einer Fotozelle 19 an. Die Fotozelle weist ein Gehäuse oder Gestell 20 auf, das eine Scheibe 21 trägt_s in der ein Spalt 22 ausgebildet ist. Ein Maschinenteil wie z.B. eine Folie, welche eine Mutterschablone (master art work) 23 darstellt, ist unterhalb der Fotozelle angeordnet. Eine Lichtquelle 24 befindet sich auf der entgegengesetzten Seite der Schablone 23. Zum Drehantrieb der Fotozelle und des Spalts 22 mit sehr hoher Geschwindigkeit sind beispielsweise ein

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Antriebsmotor 2 6 und ein Treibriemen 2 5 vorgesehen.

Der Teil 23, der wie vorstehend ausgeführt aus einer Mutterschablone bestehen kann, weist ein kreisrundes Loch 27 auf, das von einem lichtundurchlässigen oder dunkleren Bereich 2 8 umgeben ist. Wie durch die gestrichelte Linie L angedeutet, ist die Schaltungsplatte 11 mit der Mutterschablone 23 gekoppelt, so daß sich diese als Einheit zusammen miteinander bewegen lassen. Wenn daher die Platte vermittels der Servomotoren 13 und 15 verlagert wird, bewegt sich die Mutterschablone 2 3 gleichzeitig mit der Platte und in gleicher Weise in X- und Y-Richtung mit.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, wird die Mutterschablone 23 zunächst so eingerichtet, daß das von der Lichtquelle 24 ausgehende Licht durch das Loch 27 und den Spalt 2 2 hindurch auf die Fotozelle 19 auffällt. Die Drehachse der Fotozelle und des Spalts ist mit Λ bezeichnet und fällt mit der Achse des von der Lichtquelle 24 ausgehenden Lichtbündels zusammen. Diese Achse gibt einen genauen Koordinatenpunkt vor, auf den das Loch 27 genau zentriert werden soll. Der Spalt 2 2 geht in Radialrichtung von dieser vorgegebenen Drehachse A aus und erstreckt sich in Draufsicht entlang der Achse A über die seitliche Begrenzung des Loches 27 hinaus, wie aus der Beschreibung weiter unten im einzelnen ersichtlich ist.

In Fig. 1 stellt weiterhin der Kasten 29 einen Fühler dar, welcher am Umfang der Scheibe 21 angeordnet ist. Die Scheibe trägt einen kleinen metallischen Vorsprung 30, der bei Umdrehung des Gehäuses 20 um die Achse A periodisch

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an dem Fühler 29 vorbeiläuft. Ls ist nicht erforderlich, daß sich dieser Vorsprung unmittelbar an der Scheibe 21 befindet, in welcher der Spalt 22 ausgebildet ist. Der Vorsprung kann auch an jedem anderen umlaufenden Teil des Gehäuses oder Gestells 20 angeordnet sein, muß jedoch in Hähe des Fühlers 29 vorbeilaufen, damit bei jeder Umdrehung der Fotozelle ein Signal erhalten wird. Dieses Signal wird über eine Leitung 31 der Steuerschaltung 1,6 zugeführt.- Weiterhin sind zu entsprechenden Schleifbürsten führende Leitungen 32 und 33 vorgesehen, mit denen über Schleifringe abgenommene Signale der Fotozelle 19 in der dargestellten Weise in die Steuerschaltung 16 eingespeist werden.

In Fig. 2 ist ein Ausschnitt der Mutterschablone 23 mit dem kreisrunden Loch 27 dargestellt, das in bezug auf die Drehachse A des anhand Fig. 1 beschriebenen Fotozellenauf baus genau zentriert ist. Der Spalt 2 2 ist in Projektion in ausgezogenen Linien in der Lage dargestellt, in welcher das Loch genau zentriert ist. In dieser Lage geht der Spalt in Radialrichtung von der Achse A aus und erstreckt sich über die Begrenzung des Loches 27 hinweg. Die in Umfangsrichtung verlaufenden Pfeile deuten die Drehung der Fotozelle um die Achse A an, wobei aufeinanderfolgende Lagen des um diese Achse umlaufenden Spalts 2 2 durch die gestrichelten Linien angedeutet sind.

Wie sofort aus Fig. 2 ersichtlich, ist die durch das Loch 27 und den Teil des SpaLts 22, der nicht außerhalb fjlinie des Loches 'Liegt und abgedeckt int,

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hindurchgehende Lichtmenge, d.h. der Lichtstrom in jeder Drehstellung des Spalts genau gleich groß, d.h. durchgehend konstant. Das ergibt sich zwangsläufig, da das Loch 27 kreisrund ist und der Lochmittelpunkt genau mit der Drehachse zusammenfällt.

Wenn unter diesen Bedingungen der Spaltumlauf in die mit den römischen Ziffern bezeichneten vier Quadranten I, II, III und IV unterteilt wird, sind die in jedem Quadranten auf die Fotozelle der Fig. 1 auffallenden Lichtströme gleich groß.

In Fig. 3 ist die gleiche Situation wie in Fig.2 dargestellt, mit der Ausnahme, daß das Loch 27 von der Mitte der Achse A abweicht. Unter diesen Bedingungen durchläuft beim Umlauf des Spalts durch den Quadranten I mehr Licht auf die Fotozelle als beim Hindurchgang durch die übrigen Quadranten. Anders ausgedrückt, für jeden Wert der Zentrierabweichung ändert sich der bei einer vollen Umdrehung des Spalts auf die Zelle auftreffende Lichtstrom. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Beispiel ist das Loch in Richtung der X-Achse nach links versetzt, so daß beim Durchgang des Spalts durch den ersten Quadranten mehr Licht auf die Fotozelle fällt als beim Durchgang durch den dritten Quadranten. Der Lichtstrom beim Durchgang des Spalts durch den zweiten und den vierten Quadranten ist jeweils gleich groß.

Die Fotozelle 19 erzeugt ein konstantes Signal, solange der bei jeder Umdrehung des Spalts auf die Zelle auff eil Lende Lichtstrom konstant int, und ist veränderlich, und das Signal ist verbinder L ich, wenn der Lichtstrom bei jeder

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Umdrehung veränderlich ist. Wenn daher das Loch 27 versetzt ist, wird durch die Fotozelle ein veränderliches Signal erzeugt und der in Fig. 1 dargestellten Steuerschaltung 16 zugeführt. Die Steuerschaltung 16 und die Servomotoren 13 und 15 sprechen auf dieses veränderliche Signal an₉ um den Arbeitstisch 10 und die mit diesem verbundene Mutterschablone 2.3 entlang den X- oder Y-Koordinaten in einer solchen Richtung zu verschieben, daß die Schwankungen des elektrischen Signals einen Mindestwert annehmen. Wenn daher das Loch genau zentriert ist, hören die Signalschwankungen auf, so daß die Servomotoren außer Betrieb gesetzt, d.h. abgeschaltet werden, der Tisch angehalten wird und damit die Mutterschablone zum Stillstand gebracht wird. Da die Mutterschablone eine genaue Koordinatenstellung vorgibt, welche den auszubohrenden Punkten der Platte 11 entspricht,.läßt sich nach Stillstand der Platte in einer vorgegebenen Stellung ein entsprechendes und in Fig. 1 mit 34 bezeichneten Loch in dieser ausbohren. Nach dem Bohrvorgang werden die Servomotoren 13 und 15 angeschaltet, um die Platte 11 und damit die Mutterschablone in der Weise zu verlagern, daß das nächste Loch wie z.B. 27' der Mutterschablone 23 in die Zentrierstellung gebracht wird und als nächstes ein entsprechendes Loch 31' in der Platte 11 ausgebohrt werden kann. Dazu wird zunächst das nächste Loch 27' in der Mutterscha- · blone zwischen Lichtquelle 2 4 und Fotozelle 19 eingerichtet, so daß das Licht durch das Loch hindurch auf die Fotozelle auffällt. Dann erfolgt vermittels der beschriebenen Steuerung die genaue Zentrierung dieses Loches. Anschließend

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kann das nächste Loch in der Platte 11 ausgebohrt werden.

Entsprechend Fig. 1 verlaufen Leitungen 35 und 3 6 von der Steuerschaltung 16 zu einer durch den Kasten 37 angedeuteten Schutzvorrichtung oder -steuerung, welche ihrerseits durch eine weitere Leitung 3 8 mit der Bohrvorrichtung verbunden ist. Wie weiter unten näher erläutert, steuern bestimmte Signale in den Leitungen 35 und 36 die Schutzvorrichtung in der Weise an, daß diese einen Betrieb der Bohrvorrichtung unterbindet. Derartige Signale in den Leitungen 35 und 36 werden unter bestimmten Bedingungen erzeugt, die ansonsten eine Betätigung der Bohrvorrichtung zur Ausführung eines falschen Bohrlochs zur Folge hätten.

Fig. 4 zeigt schematisch einen Schaltplan einer Steuerschaltung 16, mit welcher die vorstehend beschriebenen verschiedenen Arbeitsgänge ausgeführt werden können. In Fig. 14 sind bereits anhand Fig. 1 beschriebene Teile wiederum mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Wie die schematische Darstellung zeigt, befindet sich die Fotozelle 19 in der Achse A und wird von Licht getroffen, das durch das Loch 27 und den Spalt 2 2 hindurch nach oben abgegeben wird. Das Loch 27 ist hierbei in der Fig. 3 entsprechenden, zur Mitte versetzten Lage dargestellt. Die Fotozelle 19 besteht vorzugsweise aus einer Siliziumdiode sehr hoher Impedanz und mit äußerst kurzer Ansprechzeit. Zur Verringerung der Ausgangsimpedanz, so daß das Signal nicht verloren geht, wird das FotozellenauGgangssignal zunächst von deir, Schleifring

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und über die Leitung 33 einem Feldeffekttransistor zugeführt, der allgemein durch den Kasten 56 angedeutet ist. Der Kasten 56 enthält außerdem eine Schaltung mit einem veränderlichen Lastwiderstand (Transistor), durch welche der Gleichspannungspegel des Fotozellenausgangssignals unabhängig von der Größe des Loches in der Mutterschablone auf nahezu null gehalten wird. Der Ausgang des Blocks 56 ist daher ein Signal konstanter Amplitude, so lange wie das Loch in der in bezug auf die Figuren 2 und 3 beschriebenen Weise genau zentriert ist. Jede Zentrierabweichung des Loches bewirkt eine ausgangsseitige Signalabweichung in der einen oder der anderen Richtung von einem Nullspannungswert.

Bei der hier beschriebenen Ausführungsform werden die Fotozelle und der Spalt mit hoher und absolut gleichbleibender Drehzahl von z.B. 5000 U/min um die Achse A gedreht. Der an der Scheibe 21 befindliche metallische Vorsprung 30 läuft bei jeder Umdrehung an dem Fühler 2 9 vorbei und verändert dabei die Reluktanz eines Magnetkreises, so daß bei jeder Umdrehung ein Triggerimpuls abgegeben wird. Dieser Triggerimpuls stellt einen Sägezahngenerator zurück, so daß das in der Ausgangsleitung 39 erscheinende Ausgangs*- signal des Sägezahngenerators eine sich-wiederholende Sägezahnkurve ist, deren Periode einer Umdrehung von Fotozelle und Spalt entspricht. .

Das Sägezahnsignal wird über die Leitung 39 entsprechend Fig. 4 an vier Impulsgeberschaltungen angelegt, die so vorgespannt sind, daß sie einen Ausgangs impuls abgeben,

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sobald an ihrem Eingang ein vorgegebener Spannungswert erscheint. Diese vier Schaltungen sind mit 50a, 50b, 50c und 50d bezeichnet und stellen die Impulsgeber für die Quadranten I, II, III bzw. IV dar. Bei jeder Umdrehung des Spalts werden nacheinander vier Ausgangsimpulse abgegeben, wobei der von jedem Impulsgeber gelieferte Impuls aus einem gestreckten Impuls besteht, dessen Länge der Zeitspanne entspricht, die der Spalt zum Durchlaufen des jeweiligen Quadranten benötigt.

Die von den einzelnen Quadranten-Impulsgebern abgegebenen Ausgangsimpulse werden jeweils vier Torschaltungen 51a, 51b, 51c bzw. 51d für die einzelnen Quadranten I bis IV zugeführt. Die Impulse steuern die Tore jeweils für die Zeitspanne auf, während welcher der Spalt den entsprechenden Quadranten durchläuft. Den Torschaltungen wird außerdem das Ausgangssignal des Blocks 56 zugeführt, welches aus dem Fotozellenausgangssignal hergeleitet ist.

Die durch die Quadranten-Torschaltungen durchgelassenen Signale laden über Widerstände Rl, R2, R3 und RU die Kondensatoren Cl, C2, C3 und CU mit einer Spannung auf, die dem während des Spaltdurchlaufs durch den entsprechenden Quadranten auftretenden Signal proportional ist. Die an den Kondensatoren Cl und C2 aufgebauten Spannungen, welche den während des Spaltdurchlaufs durch den ersten und den zweiten Quadranten erzeugten Signalen entsprechen, werden jeweils durch einen Phaseninverter 52a bzw. 52b invertiert. Die Ausgänge dieser Phaseninverter sind jeweils Über die Leitung 40 bzw. die Leitung 41 mit einer Seite von Widerstandsteiler-

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schaltungen R5, R6 bzw. R7 , R8 verbunden. Die anderen Seiten dieser Widerstandsteiler liegen an den Kondensatoren C3 bzw. CU. Die an den Mittenabgriffen dieser Teilerschaltungen entstehenden Ausgangssignale werden über die in Fig. 1 dargestellten Leitungen 17 und 18 jeweils den Servomotoren für die X- bzw. die Y-Richtung zugeführt.·

Tig. 5 dient zur Erläuterung der Arbeitsweise dieser Schaltung. Die obere Wellenform stellt das Ausgangssignal des Sägezahngenerators 53 in der Leitung 3 9 dar, welches an die einzelnen Quadranten-Impulsgeber 50a - 5Od angelegt wird. Diese Quadranten-Impulsgeber sind wie oben erwähnt so vorgespannt, daß sie einen Ausgangsimpuls für bestimmte Spannungswerte in den Zeitpunkten Tl, T2, T3 und ΤΛ erzeugen, welche den Zeitpunkten entsprechen, in denen der umlaufende Spalt jeweils in die einzelnen Quadranten I, 1.1, III und IV eintritt.

Die unterhalb der Sägezahnkurve dargestellte Wellenform 4 3 entspricht dem Fotozellenausgangssignal, nachdem dieses die FET-Schaltung 56 durchlaufen hat. Das hier dargestellte Signal 43 ist zeitlich veränderlich, was sich aus der in Fig. 3 dargestellten Stellung ergibt, in welcher das Loch 27 in Richtung der X-Achse versetzt ist. Wenn das Loch 27 dagegen entsprechend Fig. 2 genau zur Drehachse des Spalts zentriert ist, wird ein konstantes, d.h. von zeitlichen Schwankungen freies Ausgangssignal 4 3 erhalten.

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oder negative Spannungen oder Spannungen mit dem Spannungswert null erzeugt werden, wie durch die in Fig. 5 dargestellten Spannungswerte 44, 45, 46 und 47 angedeutet ist. Die negative Spannung 44 am Kondensator Cl wird durch den Phaseninverter 52a zu einer positiven Spannung invertiert, welche durch die Widerstände R5 und R6 zu dem positiven Spannungswert 46 an dem Kondensator C3 addiert wird, so daß in der Leitung 17 eine hohe positive Ausgangsspannung erhalten wird. Das am zweiten Kondensator C2 erzeugte Signal ist beispielsweise als null Volt angenommen und wird zu dem Signal des Kondensators C4 addiert, das ebenfalls null Volt beträgt,d.h. der gleichen Spannung wie der des Kondensators C2 entspricht, so daß nach Inversion das Gesamtausgangssignal in der Leitung 18 null Volt beträgt.

Die Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen Vorrichtung ist wie folgt. Dazu sei angenommen, daß das Loch 27 entsprechend der Darstellung in Fig. 2 genau in der Drehachse von Fotozelle und Spalt zentriert ist.- Damit ist das Fotozellenausgangssignal nach Durchlaufen des Blocks 56 der Fig. 4 in allen vier Quadranten gleich groß. Folglich lassen die einzelnen Torschaltungen eine identische Spannung zu den in Fig. 4 dargestellten Speicherkondensatoren Cl C4 durch. Dieses Signal ist unabhängig von seinem Absolutwert an allen Kondensatoren gleich groß, so daß das am Kondensator Cl anliegende Signal nach Inversion durch den Phaseninverter 5 2a und nach Summierung mit dem an dem Kondensator C3 anliegenden Signal dieses letztere genau aufhebt,

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so daß in der zu dem Servomotor 13 für die X-Achse verlaufenden Leitung 17 ein Ausgangssignal von null Volt erscheint. Wenn in entsprechender Weise das an dem Kondensator C2 anliegende Signal invertiert und zu dem Signal an dem Kondensator C4 addiert ist, ergibt sich infolge der gleichen Signalgröße in der Leitung 18 ein Ausgangssignal von null Volt, so daß der Servomotor 15 für die Y-Achse nicht in Betrieb gesetzt wird. Wenn kein Signal an die Servomotoren angelegt ist, halten diese die Platte 11 und die Mutterschablone in der genau zentrierten Stellung, in welcher der Bohrvorgang ausgeführt werden kann.

Wenn das Loch in der Mutterschablone beispielsweise entsprechend Fig. 3 seitlich versetzt ist, erscheint « in der Ausgangsleitung 17 zu dem Servomotor 13 für die X-Achse infolge der beschriebenen Summierung der Einzelspannungen ein positives Signal. Da die Werte an den Kondensatoren C2 und Ch gleich groß sind, wird dem Servomotor 15 für die Y-Achsen-Steuerung kein Signal zugeführt. Der durch die positive Spannung beaufschlagte Servomotor 13 verstellt den Tisch entsprechend Fig. 1 nach rechts, wodurch das Loch 27 zentriert wird. Wenn sich das Loch der Zentrierstellung nähert, werden die beim Durchlaufen des ersten und dritten Quadranten durch den Spalt erzeugten Signale allmählich" gleich groß, wodurch das dem Servomotor zugeführte positive Signal allmählich" verringert und schließlich null wird. An diesem Punkt kommt der Servomotor zum Stillstand, wobei das Loch genau zentriert ist. Jede Abweichung des Lochs in Y-Achsen-

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richtung führt zu einer entsprechenden Betätigung des Servomotors 15 für die Y-Achsenrichtung.

Zur Verhinderung einer falschen, d.h. unbeabsichtigten Betätigung der Bohrvorrichtung 12 sind drei Schutzschaltungen vorgesehen. Wenn sich die Fotozelle 19 beispielsweise in einem Bereich befindet, in dem Licht ungehindert auf die Fotozelle auffallen kann, überschreitet der Fotozellenstrom einen vorgegebenen Grenzwert, der vermittels des Stromfühlers 54 einstellbar ist, welcher mit der zu dem in Fig. 4 dargestellten unteren Schleifring führenden Leitung 32 verbunden ist. Der Fotozellenstromfühler gibt über die Ausgangsleitung 35 ein Signal an die anhand Fig. 1 beschriebene Schutzvorrichtung 37 ab, welche die Bohrvorrichtung 12 außer Betrieb setzt. Dieser Vorgang ergibt sich jedoch nur dann, wenn der Fotozellenstrom einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet.

Zweite und dritte Sicherungen sind durch Überwachung des von der Schaltung 56 der Fig. 4 abgegebenen Ausgangssignals vorhanden. Eine mit dem Ausgang der FET-Schaltung 56 verbundene Zweigleitung 42 ist zu einem Spannungsbegrenzer 55 geführt, der so eingestellt ist, daß über die Leitung 3 6 ein zur Abschaltung der Bohrvorrichtung dienendes Ausgangssignal erzeugt wird, wenn das Ausgangsspannungssignal vorbestimmte positive oder negative Spannungswerte überschreitet. Wenn beispielsweise kein Licht auf die Fotozelle fällt, bewirkt das in diesem Falle abgegebene Ausgangsspannungssignal eine Außerbetriebsetzung, d.h. Abschaltung der Bohrvorrichtung. Wenn dagegen die Signalausschläge, d.h. die Amplituden eines

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bei Umdrehung des Spalts erhaltenen veränderlichen Signals einen vorbestimmten Amplitudenwert überschreiten, wird die Bohrvorrichtung ebenfalls außer Betrieb gesetzt* Dieser
Fall kann beispielsweise dann eintreten, wenn die Mutterschablone ein nicht kreisrundes Loch aufweisen sollte. Auf diese Weise wird das falsche Bohren von Löchern unter derartigen, von der Regel abweichenden Bedingungen verhindert. Das Verfahren zum Einstellen eines Maschinenteils und die zur Ausführung vorgesehene zweiachsige lichtelektrische Einstellvorrichtung nach der Erfindung, die im vorstehenden anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben sind, sind daher nicht mit den Nachteilen bekannter Verfahren und Vorrichtungen behaftet. ' - - --

- Patentansprüche -

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Claims (7)

1. - 2υ -

   Patentansprüche:

   Verfahren zum Einstellen eines Maschinenteils, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

   a) Anbringen eines kreisförmigen Lochs (27, 27') an dem Maschinenteil (23),

   b) Anbringen einer Lichtquelle (24) auf einer Seite, und einer Fotozelle (19) auf der anderen Seite des Maschinenteils,

   c) Einrichten des Maschinenteils (23) in einer Lage, in welcher das von der Lichtquelle ausgehende Licht durch das Loch (27, 27') hindurch auf die Fotozelle (19) auffällt und die Lichtbündelachse (A) senkrecht verläuft und sich an den genau festgelegten Koordinatenpunkten befindet,

   d) Anbringen eines Spalts (22) zwischen Fotozelle und Loch, so daß dieser radial zur Lichtbündelachse verläuft und über die Begrenzung des Loches hinausragt,

   e) Drehen des Spalts um die Lichtbündelachse (A), wobei auf die Fotozelle nur dann ein konstanter Lichtstrom fällt, wenn die Mitte des Lochs in dem Maschinenteil (23) genau mit der Achse (A) zusammenfällt, und jede seitliche Versetzung des Lochmittelpunkts gegenüber der Achse einen veränderlichen, auf die Fotozelle auffallenden Lichtstrom und damit ein veränderliches Fotozellen-ausgangssignal hervorruft und

   f) Verlagern des Maschinenteils (23) in Abhängigkeit

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   von dem veränderlichen elektrischen Signal in einer solchen Richtung, in welcher sich die Signalschwankungen verringern, und bei genauer Zentrierung des Lochs in der Achse das elektrische Signal nicht· länger schwankt und die Verlagerung des Maschinenteils zum Stillstand gebracht wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als Maschinenteil eineä Mutterschablone mit mehr als einem Loch verwendet wird, wobei die Löcher in genauer gegenseitiger Ausrichtung angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Platte (11), die mit Löchern (34) mit der gleichen gegenseitigen Anordnung wie die der Löcher in der Mutterschablone versehen werden soll, zur Ausführung von Bewegungen zusammen mit der Mutterschablone (23) starr mit dieser gekoppelt wird, und die Platte durch genaue Zentrierung eines in der Mutterschablone befindlichen Lochs auf die genau festgelegten Koordinatenpunkte eingestellt wird.
3. 3. Zweiachsige lichtelektrische Einstellvorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Mutterschäblone (23) mit einem kreisrunden Loch (27), eine auf der einen Seite der Mutterschablone befindliche Lichtquelle (24) und eine auf der anderen Seite derselben befindliche Fotozelle (19) in einer :>oLehen Anordnung, daß das von der Lichtquelle abgegebene Licht in einer zur Ebene der Mutterschablone senkrechten Achse (A) durch das Loch hindurch auf die

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   Fotozelle auffällt, einen derart zwischen Mutterschablone und Fotozelle angeordneten Spalt, daß nur durch das Loch und durch den Spalt hindurchtretendes Licht auf die Fotozelle auffallen kann, wobei der Spalt in Radialrichtung von der vorgegebenen Achse (A) ausgeht und über den Begrenzungsrand des Lochs hinausgeführt ist, eine zum Drehen des Spalts um die vorgegebene Achse dienende Vorrichtung (25, 26), wobei das bei jeder Umdrehung des Spalts durch diesen hindurchtretende und auf die Fotozelle auffallende Licht nur dann konstant ist, wenn der Lochmittelpunkt mit der vorgegebenen Achse (A) zusammenfällt, und jede seitliche Abweichung des Lochs von der vorgegebenen Achse einen bei jeder vollen Umdrehung des Spalts auf die Fotozelle fallenden veränderlichen Lichtstrom bewirkt, eine mit der Fotozelle verbundene und zur Abgabe eines eine Funktion des in jedem Zeitpunkt auf die Fotozelle auffallenden Lichtstroms darstellenden, bei schwankendem Lichtstrom veränderlichen und bei konstantem Lichtstrom konstanten Signals dienende Vorrichtung (16) und durch einen zum Verstellen der Mutterschablone (23) dienenden und auf Signalschwankungen ansprechbaren Servomotorantrieb (13, 15), durch den die Mutterschablone in Richtung kleiner Signalschwankungen verfahrbar und das in dieser befindliche Loch (27) in genaue Zentrierung mit der vorgegebenen Achse (A) bringbar ist, bei der das Signal konstant und der Servomotorantrieb außer Betrieb ist.

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4. 4. Einstellvorrichtung nach Anspruch 3 , bei der die Mutterschablone mehr als ein Loch aufweist und diese mehreren Löcher in genauer gegenseitiger Ausrichtung angeordnet sind, und insbesondere zum Ausbohren von Löchern in einer Platte in der gleichen gegenseitigen Anordnung wie in der Mutterschablone, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (11) zur Ausführung von Bewegungen zusammen mit der Mutterschablone (23) mit dieser formschlüssig koppelbar ist und eine oberhalb der Platte angeordnete stationäre Bohrvorrichtung (12) nach genauer Zentrierung eines in der Mutterschablone (23) befindlichen Loches und dadurch , erfolgter Einrichtung der Platte in Betrieb setzbar und vermittels dieser ein Loch (34) an einer genau entsprechenden Stelle der Platte (11) ausbohrbar ist.
5. 5. Einstellvorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Schutzvorrichtung (37), die auf das zugeführte Ausgangssignal ansprechbar ist und dazu dient, die Bohrvorrichtung (12) bei Überschreiten eines vorbestimmten Grenzwerts außer Betrieb zu setzen.
6. 6. Einstellvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzvorrichtung (37) auf einen vorbestimmten Amplitudenwert überschreitende Signalschwankungen ansprechbar ist, um die Bohrvorrichtung (12) außer Betrieb zu setzen.

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7. 7. Einstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 3-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung der Fotozelle (19) aus einem Gehäuse (20) mit einem Spalt (22) besteht und das Gehäuse mit dem Spalt so angeordnet ist, daß nur durch den Spalt hindurchtretendes Licht auf die Fotozelle auftreffen kann.

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