DE3734870A1 - Einrichtung zum reproduzierbaren einstellen von winkellagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum reproduzierbaren Einstellen von Winkellagen, insbesondere einer Bezugslage, bei relativ zueinander drehbeweglichen Objekten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Einrichtung dient beispielsweise zum reproduzierbaren Einstellen der Nullage einer Richtantenne, der optischen Achse einer optischen Einrichtung oder eines drehbaren Elements eines Industrieroboters.

Aus der DE-OS 18 11 961 ist bereits eine Einrichtung zum reproduzierbaren Einstellen von Winkellagen, insbesondere einer Bezugslage, bei zwei relativ zueinander drehbeweglichen Objekten bekannt. Eine mit dem ersten Objekt verbundene Teilscheibe weist eine Winkelteilung und vier um 90° gegeneinander versetzte identische Referenzmarken auf, die der Winkelteilung absolut zugeordnet sind. Am zweiten Objekt sind vier ebenfalls um 90° gegeneinander versetzte Abtasteinheiten angeordnet, die jeweils die Teilungseinheiten der Winkelteilung zur Erzeugung von Zählimpulsen und die Referenzmarken zur Erzeugung von Referenzimpulsen abtasten; den vier Abtasteinheiten ist jeweils ein Zähler nachgeschaltet. Das erste Objekt mit der Teilscheibe wird in einem Eichvorgang auf die gewünschte Bezugslage eingestellt, die reproduziert werden soll; bei dieser Bezugslage werden die vier Zähler auf den Zählwert 0 gesetzt. Anschließend wird das erste Objekt mit der Teilscheibe so weit verdreht, bis die vier Abtasteinheiten beim Abtasten jeweils einer Referenzmarke die vier Referenzimpulse erzeugen. Die vier Zähler zählen jeweils die Teilungseinheiten der Winkelteilung bei der Drehung der Teilscheibe von der Bezugslage bis zum Auftreten der vier Referenzimpulse; die Zählwerte in den Zählern beim Auftreten der zugehörigen Referenzimpulse werden festgehalten. Beim Reproduzieren dieser Bezugslage aus einer beliebigen Anfangslage der Teilscheibe heraus werden beim Auftreten der obigen vier Referenzimpulse die vier vorab ermittelten Zählwerte in die vier zugehörigen Zähler eingegeben; aus diesen vier Zählwerten der vier Zähler wird in einem nachgeschalteten Paralleladdierer ein Summenzählwert gebildet. Nach dem Auftreten des letzten Referenzimpulses wird das erste Objekt mit der Teilscheibe in der Gegenrichtung verdreht, bis der Summenzählwert des Paralleladdierers und somit die Zählwerte der vier Zähler die Zählwerte Null annehmen; bei diesem Zustand ist die gewünschte Bezugslage des ersten Objekts bezüglich des zweiten Objekts wieder erreicht. Ein Schaltelement an den beiden Objekten gewährleistet, daß die beim vorangegangenen Eichvorgang verwendeten Referenzmarken wieder beim Reproduktionsvorgang von den zugehörigen Abtasteinheiten abgetastet werden. Durch das Zusammenwirken dieser vier an den Referenzmarken mittels der vier Abtasteinheiten erzeugten Referenzimpulse werden Exzentrizitätsfehler der Teilscheibe bezüglich der Drehachse der beiden Objekte unwirksam gemacht. Diese Einrichtung zum Einstellen von Winkellagen ist relativ aufwendig aufgebaut und bedarf zum Reproduzieren der Bezugslage eines separaten Schaltelements; zudem darf sich die Richtung und der Betrag der Exzentrizität nicht ändern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum reproduzierbaren Einstellen von Winkellagen, insbesondere einer Bezugslage, anzugeben, die einfacher im Aufbau ist und die ein Einstellen dieser Bezugslage auch bei Exzentrizitätsänderungen erlaubt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die vorgeschlagene Einrichtung das reproduzierbare Einstellen von Winkellagen, insbesondere einer Bezugslage, bei zwei relativ zueinander drehbeweglichen Objekten ungeachtet vorhandener Exzentrizitätsfehler des Mittelpunktes der Teilscheibe bezüglich der Drehachse der beiden Objekte mit einfachen Mitteln erlaubt. Diese Einrichtung ist einfach im Aufbau und bedarf keines separaten Schaltelementes. Im Laufe der Zeit sich nach Betrag und Richtung ändernde Exentrizitäten haben keinen Einfluß auf die Reproduzierbarkeit der Bezugslage.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung entnimmt man den Unteransprüchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Einrichtung zum reproduzierbaren Einstellen einer Bezugslage;

Fig. 2-7 schematisch verschiedene Winkelstellungen der Teilscheibe beim Einstellen dieser Bezugslage;

Fig. 8 eine zweite Einrichtung zum reproduzierbaren Einstellen einer Bezugslage und

Fig. 9-12 schematisch verschiedene Winkelstellungen der Teilscheibe beim Einstellen dieser Bezugslage.

In Fig. 1 ist eine erste Einrichtung zum reproduzierbaren Einstellen von Winkellagen, insbesondere einer Bezugslage, bei zwei relativ zueinander drehbeweglichen Objektiven dargestellt. Eine Teilscheibe T 1 ist an einer Welle W 1 befestigt, die mit dem nicht gezeigten ersten Objekt verbunden ist, und weist eine inkrementale Winkelteilung WT 1 sowie zwei sich diametral gegenüberliegende Referenzmarken R 1 a, R 1 b auf, die der Winkelteilung WT 1 absolut zugeordnet sind. Die beiden Referenzmarken R 1 a, R 1 b bestehen jeweils aus einer Strichgruppe, die zur gegenseitigen Unterscheidung eine unterschiedliche Strichverteilung aufweisen; derartige unterschiedliche Referenzmarken sind beispielsweise in der DE-PS 29 52 106 beschrieben.

An dem zweiten nicht dargestellten Objekt sind zwei sich diametral gegenüberliegende Abtasteinheiten A 1 a, A 1 b befestigt, die beide die Winkelteilung WT 1 der Teilscheibe T 1 zur Erzeugung von Zählimpulsen ZP 1 a, ZP 1 b abtasten. Zusätzlich zur Abtastung der Winkelteilung WT 1 tasten die erste Abtasteinheit A 1 a die erste zugehörige Referenzmarke R 1 a zur Erzeugung eines ersten Referenzimpulses RP 1 a und die zweite Abtasteinheit A 1 b die zweite zugehörige Referenzmarke R 1 b zur Erzeugung eines zweiten Referenzimpulses RP 1 b ab. Zu diesem Zweck weisen die beiden Abtasteinheiten A 1 a, A 1 b jeweils eine nicht gezeigte Abtastplatte mit einem Winkelteilungsabtastfeld und mit einem Referenzmarkenabtastfeld auf; die beiden Referenzmarkenabtastfelder besitzen jeweils die gleiche Strichverteilung wie ihre zugehörigen Referenzmarken R 1 a, R 1 b. Derartige Abtasteinheiten sind ebenfalls in der DE-PS 29 52 106 beschrieben.

Der ersten Abtasteinheit A 1 a sind ein erster Zähler Z 1 a und der zweiten Abtasteinheit A 1 b ein zweiter Zähler Z 1 b zugeordnet. Der erste Zähler Z 1 a wird einmal vom ersten Referenzimpuls RP 1 a zum Initiieren des ersten Zählers Z 1 a und zum anderen von den ersten Zählimpulsen ZP 1 a der zugehörigen ersten Abtasteinheit A 1 a zur Bildung der ersten Zählwerte ZW 1 a beaufschlagt; desgleichen wird der zweite Zähler Z 1 b einmal vom zweiten Referenzimpuls RP 1 b zum Initiieren des zweiten Zählers Z 1 b und zum anderen von den zweiten Zählimpulsen ZP 1 b der zugehörigen zweiten Abtasteinheit A 1 b zur Bildung der zweiten Zählwerte ZW 1 b beaufschlagt. Den beiden Zählern Z 1 a, Z 1 b ist ein Komparator K 1 zum Vergleich der beiden Zählwerte ZW 1 a, ZW 1 b nachgeschaltet.

Zum reproduzierbaren Einstellen einer beliebigen vorgegebenen Bezugslage wird vorab ein Eichvorgang vorgenommen; dieser Eichvorgang und das nachfolgende reproduzierbare Einstellen dieser vorgegebenen Bezugslage wird anhand der Fig. 2-7 in vereinfachter schematischer Darstellung beschrieben. Die n Teilungseinheiten der inkrementalen Winkelteilung WT 1 der Teilscheibe T 1, die jeweils aus einem Dunkelfeld und aus einem Hellfeld bestehen, die periodisch aufeinander folgen, sind in den Fig. 2-7 durch n=36 Teilstriche ersetzt worden, die zum besseren Verständnis zum Teil beziffert sind; eine solche Bezifferung ist auf der realen Teilscheibe T 1 in Wirklichkeit nicht vorhanden; desgleichen sind die Strichgruppen der beiden Referenzmarken R 1 a, R 1 b jeweils durch einen einzelnen Strich ersetzt worden.

Gemäß Fig. 2 wird beim Eichvorgang die Welle W 1 mit dem ersten Objekt mitsamt der Teilscheibe T 1 bezüglich des stationären zweiten Objekts verdreht, bis die gewünschte vorgegebene Bezugslage B 1 a - B 1 b erreicht ist, so daß der Pfeil B 1 b auf der Welle W 1 mit dem Pfeil B 1 a am zweiten Objekt fluchtet; bei in dieser Bezugslage B 1 a - B 1 b festgehaltener Welle W 1 wird die Teilscheibe T 1 von der Welle W 1 gelöst und alleine soweit verdreht, bis gleichzeitig die erste Abtasteinheit A 1 a bei der Abtastung der ersten Referenzmarke R 1 a den ersten Referenzimpuls RP 1 a und die zweite Abtasteinheit A 1 b bei der Abtastung der zweiten Referenzmarke R 1 b den zweiten Referenzimpuls RP 1 b erzeugen; diese simultane Erzeugung der beiden Referenzimpulse RP 1 a, RP 1 b wird durch eine entsprechende Justierung einer der beiden Abtasteinheiten A 1 a, A 1 b erzielt. Nach der drehsteifen Wiederbefestigung der Teilscheibe T 1 an der Welle W 1 in dieser Lage ist der Eichvorgang beendet.

Aus dieser Lage der Teilscheibe T 1 bezüglich der Abtasteinheiten A 1 a, A 1 b gemäß Fig. 2 möge sich die Teilscheibe T 1 nach einer Drehung der Welle W 1 im Gegenuhrzeigersinn in einer beliebigen Anfangslage befinden, aus der heraus die vorgegebene Bezugslage B 1 a - B 1 b reproduziert werden soll. Zunächst werden die beiden Zähler Z 1 a, Z 1 b auf die Zählwerte ZW 1 a=0 und ZW=0 gesetzt. Bei der anschließenden Drehung der Teilscheibe T 1 mitsamt der Welle W 1 im Uhrzeigersinn erzeugen die beiden Abtasteinheiten A 1 a, A 1 b bei der Abtastung ihrer zugehörigen Referenzmarken R 1 a, R 1 b simultan die beiden Referenzimpulse RP 1 a, RP 1 b, die jeweils ihre zugeordneten Zähler Z 1 a, Z 1 b starten (Fig. 2). Nach diesem Zählerstart durchläuft bei der weiteren Drehung der Teilscheibe T 1 und der Welle W 1 im Uhrzeigersinn der erste Zähler Z 1 a aufwärtszählend eine erste Zählfolge in Form einer Zählschleife 0, 1, 2, . . . n-2, n-1, 0, also beim gewählten Beispiel n=36 die Zählschleife 0, 1, 2, . . . 34, 35, 0, während der zweite Zähler Z 1 b abwärtszählend eine zweite Zählfolge in Form der gleichen Zählschleife 0, 35, 34, . . . 2, 1, 0 durchläuft.

Demzufolge zeigen nach dem Zählerstart der erste Zähler Z 1 a den ersten Zählwert ZW 1 a=1 und der zweite Zähler Z 1 b den zweiten Zählwert ZW 1 b=35 nach Fig. 3 an. Nach der Weiterdrehung der Teilscheibe 1 mit der Welle W 1 im Uhrzeigersinn zeigen die beiden Zähler Z 1 a, Z 1 b in der Lage nach Fig. 4 die beiden gleichen Zählwerte ZW 1 a = ZW 1 b= 18 an; bei diesem Gleichstand der beiden Zählwerte ZW 1 a, ZW 1 b ist die vorgegebene Bezugslage B 1 a-B 1 b reproduziert. Bei der Weiterdrehung der Teilscheibe T 1 mitsamt der Welle W 1 im Uhrzeigersinn zeigen die beiden Zähler Z 1 a, Z 1 b in der Lage nach Fig. 5 wiederum die beiden gleichen Zählwerte ZW 1 a = ZW 1 b = 0 an, so daß in dieser Lage ebenfalls die vorgegebene Bezugslage B 1 a-B 1 b eingestellt ist. Bei diesen beiden Gleichständen der beiden Zählwerte ZW 1 a = ZW 1 b=18 nach Fig. 4 und der beiden Zählwerte ZW 1 a = ZW 1 b=0 nach Fig. 5 gibt der Komparator K 1 mach Fig. 1 ein Haltesignal HS 1 zum Anhalten einer nicht gezeigten Antriebseinheit für die Drehung der Welle W 1 mitsamt der Teilscheibe T 1 aus.

In den Fig. 2-5 besteht zwischen der Drehachse D 1 der Welle W 1 und damit der beiden Objekte und dem Mittelpunkt M 1 der Teilscheibe T 1 die Exzentrizität E=0, so daß die Drehachse D 1 und der Mittelpunkt M 1 zusammenfallen. Im allgemeinen wird jedoch zwischen der Drehachse D 1 der Welle W 1 und dem Mittelpunkt M 1 der Teilscheibe T 1 eine unbekannte endliche Exzentrizität E 1 <0 infolge von Fertigungs- und Montagetoleranzen vorhanden sein (Fig. 6 und 7).

Wiederum möge sich die Teilscheibe T 1 mit der Welle W 1 in einer beliebigen Anfangslage befinden, aus der heraus die vorgegebene Bezugslage B 1 a - B 1 b reproduziert werden soll. Zunächst werden die beiden Zähler Z 1 a, Z 1 b auf die beiden Zählwerte ZW 1 a=0 und ZW 1 b=0 gesetzt. Bei der anschließenden Drehung der Teilscheibe T 1 mitsamt der Welle W 1 im Gegenuhrzeigersinn erzeugt zuerst die erste Abtasteinheit A 1 a bei der Abtastung der zugehörigen ersten Referenzmarke R 1 a den ersten Referenzimpuls RP 1 a, der den ersten Zähler Z 1 a startet; nach diesem ersten Zählerstart durchläuft bei der weiteren Drehung der Teilscheibe T 1 und der Welle W 1 im Gegenuhrzeigersinn der erste Zähler Z 1 a aufwärtszählend die erste Zählschleife 0, 1, 2,. . . 34, 35, 0. Bei dieser Drehung der Teilscheibe T 1 mit der Welle W 1 erzeugt sodann auch die zweite Abtasteinheit A 1 b bei der Abtastung der zugehörigen zweiten Referenzmarke R 1 b den zweiten Referenzimpuls RP 1 b, der den zweiten Zähler Z 1 b startet; nach diesem zweiten Zählerstart durchläuft bei der weiteren Drehung der Teilscheibe T 1 und der Welle W 1 im Gegenuhrzeigersinn der zweite Zähler Z 1 b abwärtszählend die zweite Zählschleife 0, 35, 34. . . 2, 1, 0.

Bei dieser Drehung der Teilscheibe T 1 mit der Welle W 1 im Gegenuhrzeigersinn zeigen die beiden Zähler Z 1 a, Z 1 b in der Lage nach Fig. 6 die beiden gleichen Zählwerte ZW 1 a = ZW 1 b=19 an; bei diesem Gleichstand der beiden Zählwerte ZW 1 a, ZW 1 b ist die vorgegebene Bezugslage B 1 a - B 1 b reproduziert. Bei der Weiterdrehung der Teilscheibe T 1 mitsamt der Welle W 1 im Gegenuhrzeigersinn zeigen die beiden Zähler Z 1 a, Z 1 b in der Lage nach Fig. 7 wiederum die beiden gleichen Zählwerte ZW 1 a = ZW 1 b=1 an, so daß in dieser Lage ebenfalls die vorgegebene Bezugslage B 1 a - B 1 b eingestellt ist. Bei diesen beiden Gleichständen der beiden Zählwerte ZW 1 a = ZW 1 b=19 nach Fig. 6 und der beiden Zählwerte ZW 1 a = ZW 1 b=1 nach Fig. 7 gibt der Komparator K 1 nach Fig. 1 ein Haltesignal HS 1 zum Anhalten der nicht gezeigten Antriebseinheit für die Drehung der Welle W 1 mitsamt der Teilscheibe T 1 aus, so daß ungeachtet der vorhandenen Exzentrizität E 1, deren Betrag und Richtung beliebig sein können, die vorgegebene Bezugslage B 1 a = B 1 b reproduziert ist.

Das Reproduzieren der vorgegebenen Bezugslage B 1 a-B 1 b kann somit wahlweise im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn erfolgen. Da die beiden Zähler Z 1 a, Z 1 b zunächst auf die beiden Zählwerte ZW 1 a = ZW 1 b=0 gesetzt sind, darf dieser Gleichstand der beiden Zählwerte ZW 1 a, = ZW 1 b nicht vom Komparator K 1 erkannt werden, da die vorgegebene Bezugslage B 1 a,-B 1 b noch nicht eingestellt ist. Der Komparator K 1 wird daher nach Fig. 1 von den beiden Referenzimpulsen RP 1 a, RP 1 b beaufschlagt und von dem zuerst auftretenden Referenzimpuls RP 1 a, RP 1 b aktiviert. Alternativ können die beiden Zähler Z 1 a, Z 1 b zunächst auf unterschiedliche Zählwerte ZW 1 a ≠ ZW 1 b gesetzt werden, beispielsweise auf den ersten Zählwert ZW 1 a=0 und auf den zweiten Zählwert ZW 1 b = n. In diesem Fall entfällt die Beaufschlagung des Komparators K 1 durch die beiden Referenzimpulse RP 1 a, RP 1 b; der Komparator K 1 ist ständig aktiviert.

Zur Verkleinerung des Drehwinkels der Teilscheibe T vom Auftreten der beiden Referenzimpulse RP 1 a, RP 1 b bis zum Erreichen der vorgegebenen Bezugslage B 1 a - B 1 b ist daher in Fig. 8 eine zweite bevorzugte Einrichtung zum reproduzierbaren Einstellen von Winkellagen, insbesondere einer Bezugslage, bei zwei relativ zueinander drehbeweglichen Objekten dargestellt. Eine Teilscheibe T 2 ist an einer Welle W 2 befestigt, die mit dem nicht gezeigten ersten Objekt verbunden ist, und weist eine inkrementale Winkelteilung WT 2 sowie zwei sich diametral gegenüberliegende Referenzmarkengruppen RG 2 a, RG 2 b auf, die der Winkelteilung WT 2 absolut zugeordnet sind. Die erste Referenzmarkengruppe RG 2 a besteht aus zwei ersten Referenzmarken R 2 a′, R 2 a′′ mit identischen Strichgruppen und die zweite Referenzmarkengruppe RG 2 b aus zwei zweiten Referenzmarken R 2 b′, R 2 b′′ mit ebenfalls identischen Strichgruppen; die beiden Strichgruppen der beiden Referenzmarkengruppen RG 2 a, RG 2 b weisen jedoch eine unterschiedliche Strichverteilung auf. Der Winkelabstand zwischen den beiden ersten Referenzmarken R 2 a′, R 2 a′′ ist größer als der Winkelabstand zwischen den beiden zweiten Referenzmarken R 2 b′, R 2 b′′. Die beiden Mittellinien ML 2 a, ML 2 b der beiden Referenzmarkengruppen RG 2 a, RG 2 b liegen auf einem Durchmesser der Teilscheibe T 2; die beiden ersten Referenzmarken R 2 a′, R 2 a′′ und die beiden zweiten Referenzmarken R 2 b′, R 2 b′′ sind jeweils der Winkelteilung WT 2 der Teilscheibe T 2 absolut zugeordnet.

An dem zweiten nicht dargestellten Objekt sind zwei sich diametral gegenüberliegende Abtasteinheiten A 2 a, A 2 b befestigt, die beide die Winkelteilung WT 2 der Teilscheibe T 2 zur Erzeugung von Zählimpulsen ZP 2 a, ZP 2 b und von Richtungssignalen + RS 2, - RS 2 für die Drehrichtung abtasten. Zusätzlich zur Abtastung der Winkelteilung WT 2 tasten die erste Abtasteinheit A 2 a die beiden ersten zugehörigen Referenzmarken R 2 a′, R 2 a′′ zur Erzeugung jeweils eines ersten Referenzimpulses RP 2 a und die zweite Abtasteinheit A 2 b die beiden zweiten zugehörigen Referenzmarken R 2 b′, R 2 b′′ zur Erzeugung jeweils eines zweiten Referenzimpulses RP 2 b ab. Zu diesem Zweck weisen die beiden Abtasteinheiten A 2 a, A 2 b jeweils eine nicht gezeigte Abtastplatte mit zwei um ein Viertel der Teilungsperiode der Winkelteilung WT 2 zueinander versetzten Winkelteilungsabtastfeldern zur Diskriminierung der Drehrichtung der Welle W 2 mitsamt der Teilscheibe T 2 bezüglich des zweiten Objekts sowie mit einem Referenzmarkenabtastfeld auf; das Referenzmarkenabtastfeld der ersten Abtasteinheit A 2 a besitzt die gleiche Strichverteilung wie die beiden zugehörigen ersten identischen Referenzmarken R 2 a′, R 2 a′′ und das Referenzmarkenabtastfeld der zweiten Abtasteinheit A 2 b die gleiche Strichverteilung wie die beiden zugehörigen zweiten identischen Referenzmarken R 2 b′, R 2 b′′. Eine derartige Diskriminierung der Drehrichtung ist in der DE-PS 31 15 497 beschrieben.

Der ersten Abtasteinheit A 2 a sind ein erster Zähler Z 2 a und der zweiten Abtasteinheit A 2 b ein zweiter Zähler Z 2 b zugeordnet. Der erste Zähler Z 2 a wird einmal vom ersten Referenzimpuls RP 2 a zum Initiieren des ersten Zählers Z 2 a und zum anderen von den ersten Zählimpulsen ZP 2 a der zugehörigen ersten Abtasteinheit A 2 a zur Bildung der ersten Zählwerte ZW 2 a beaufschlagt; desgleichen wird der zweite Zähler Z 2 b einmal vom zweiten Referenzimpuls RP 2 b zum Initiieren des zweiten Zählers Z 2 b und zum anderen von den zweiten Zählimpulsen ZP 2 b der zugehörigen zweiten Abtasteinheit A 2 b zur Bildung der zweiten Zählwerte ZW 2 b beaufschlagt. Zusätzlich liefern die beiden Abtasteinheiten A 2 a, A 2 b das positive Richtungssignal + RS 2 für die positive Drehrichtung (Uhrzeigersinn) oder das negative Richtungssignal - RS 2 für die negative Drehrichtung (Gegenuhrzeigersinn) je nach der gewählten Drehrichtung an die beiden Zähler Z 2 a, Z 2 b. Den beiden Zählern Z 2 a, Z 2 b ist ein Komparator K 2 zum Vergleich der beiden Zählwerte ZW 2 a, Zw 2 b der beiden Zähler Z 2 a, Z 2 b nachgeschaltet.

Zum reproduzierbaren Einstellen einer beliebigen vorgegebenen Bezugslage wird vorab ein Eichvorgang vorgenommen; dieser Eichvorgang und das nachfolgende reproduzierbare Einstellen dieser vorgegebenen Bezugslage wird anhand der Fig. 9-11 in vereinfachter schematischer Darstellung beschrieben. Die n Teilungseinheiten der inkrementalen Winkelteilung WT 2 der Teilscheibe T 2, die jeweils aus einem Dunkelfeld und aus einem Hellfeld bestehen, die periodisch aufeinander folgen, sind in den Fig. 9-11 durch n=36 Teilstriche ersetzt worden, die zum besseren Verständnis zum Teil beziffert sind; eine solche Bezifferung ist auf der realen Teilscheibe T 2 in Wirklichkeit nicht vorhanden; desgleichen sind die Strichgruppen der vier Referenzmarken R 2 a′, R 2 a′′, R 2 b′, R 2 b′′ jeweils durch einen einzelnen Strich ersetzt worden.

Der Winkelabstand zwischen den beiden ersten Referenzmarken R 2 a′, R 2 a′′ der ersten Referenzmarkengruppe RG 2 a möge m=10 Teilungseinheiten der Winkelteilung WT 2 betragen, so daß die Teilstriche der ersten Referenzmarkengruppe RG 2 a mit den Zahlen 0 bis 10 im Gegenuhrzeigersinn beziffert sind; dementsprechend sind der einen ersten Referenzmarke R 2 a′ der Teilstrich 0, der ersten Mittelinie ML 2 a der ersten Referenzmarkengruppe RG 2 a der Teilstrich 5 und der anderen ersten Referenzmarke R 2 a′′ der Teilstrich 10 zugeordnet.

Der Winkelabstand der zweiten Referenzmarkengruppe RG 2 b ist kleiner als der Winkelabstand der ersten Referenzmarkengruppe RG 2 a und möge 6 Teilungseinheiten der Winkelteilung WT 2 betragen. Der der zweiten Mittellinie ML 2 b der zweiten Referenzmarkengruppe RG 2 b zugeordnete Teilstrich wird ebenfalls mit der Zahl 5 - in Übereinstimmung mit der Zahl 5 des der ersten Mittellinie ML 2 a der ersten Referenzmarkengruppe RG 2 a zugeordneten Teilstrichs - beziffert. Somit wird der einen zweiten Referenzmarke R 2 b′ der Teilstrich 2, der zweiten Mittellinie ML 2 b der Teilstrich 5 und der anderen zweiten Referenzmarke R 2 b′′ der Teilstrich 8 im Uhrzeigersinn zugeordnet.

Gemäß Fig. 9 wird beim Eichvorgang die Welle W 2 mit dem ersten Objekt mitsamt der Teilscheibe T 2 bezüglich des stationären zweiten Objekts verdreht, bis die gewünschte vorgegebene Bezugslage B 2 a - B 2 b erreicht ist, so daß der Pfeil B 2 b auf der Welle W 2 mit dem Pfeil B 2 a am zweiten Objekt fluchtet; bei in dieser Bezugslage B 2 a - B 2 b festgehaltener Welle W 2 werden die Teilscheibe T 2 von der Welle W 2 gelöst sowie der erste Zähler Z 2 a auf den ersten Zählwert ZW 2 a=0 und der zweite Zähler Z 2 b auf den zweiten Zählwert ZW 2 b=8 gesetzt. Anschließend wird die Teilscheibe T 2 alleine bei festgehaltener Welle W 2 im Uhrzeigersinn verdreht, bis die erste Abtasteinheit A 2 a bei der Abtastung der einen ersten Referenzmarke R 2 a′ den ersten Referenzimpuls RP 2 a erzeugt, der den ersten Zähler Z 2 a startet (Fig. 9). Nach diesem ersten Zählerstart durchläuft bei der weiteren Drehung der Teilscheibe T 2 im Uhrzeigersinn der erste Zähler Z 2 a aufwärtszählend die erste Zählfolge 0, 1, 2,. . ., 9.10. Der zweite Zähler Z 2 b behält den anfangs gesetzten zweiten Zählwert ZW 2 b=8 bei, bis die zweite Abtasteinheit A 2 b bei der Abtastung der anderen zweiten Referenzmarke R 2 b′′ den zweiten Referenzimpuls RP 2 b erzeugt, der den zweiten Zähler Z 2 b startet. Nach diesem zweiten Zählerstart durchläuft bei der weiteren Drehung der Teilscheibe T 2 im Uhrzeigersinn der zweite Zähler Z 2 b abwärtszählend die zweite Zählfolge 8, 7,. . ., 3, 2. Bei dieser gewählten positiven Drehrichtung (Uhrzeigersinn) liefern die beiden Abtasteinheiten A 2 a, A 2 b das positive Richtungssignal + RS 2 an die beiden Zähler Z 2 a, Z 2 b, so daß gewährleistet ist, daß die beiden Zähler Z 2 a, Z 2 b, nur dann gestartet werden, wenn nachfolgend die beiden Abtasteinheiten A 2 a, A 2 b die Winkelteilung WT 2 innerhalb der beiden Referenzmarkengruppen RG 2 a, RG 2 b abtasten.

Demzufolge zeigen nach dem zweiten Zählerstart der erste Zähler Z 2 a den ersten Zählwert ZW 2 a=3 und der zweite Zähler Z 2 b den zweiten Zählwert ZW 2 b=7 nach Fig. 10 an. Nach der Weiterdrehung der Teilscheibe T 2 im Uhrzeigersinn zeigen die beiden Zähler Z 2 a, Z 2 b in der Lage nach Fig. 11 die beiden gleichen mittleren Zählwerte ZW 2 a = ZW 2 b=5 an; das simultane Auftreten der beiden mittleren Zählwerte ZW 2 a = ZW 2 b=5 kann durch eine entsprechende Justierung einer der beiden Abtasteinheiten A 2 a, A 2 b erzielt werden. Nach der drehsteifen Wiederbefestigung der Teilscheibe T 2 an der Welle W 2 in dieser Lage ist der Eichvorgang beendet.

Nachfolgend kann aus einer beliebigen Anfangslage der Teilscheibe T 2 heraus die vorgegebene Bezugslage B 2 a - B 2 b der Teilscheibe T 2 mitsamt der Welle W 2 sowie dem ersten Objekt bezüglich des stationären zweiten Objekts mit der im Eichvorgang nach den Fig. 9-11 beschriebenen Weise reproduziert werden. Beim Gleichstand der beiden Zählwerte ZW 2 a = ZW 2 b=5 nach Fig. 11 gibt der Komparator K 2 nach Fig. 8 ein Haltesignal HS 2 zum Anhalten einer nicht gezeigten Antriebseinheit für die Drehung der Welle W 2 mitsamt der Teilscheibe T 2 aus.

In den Fig. 9-11 besteht zwischen der Drehachse D 2 der Welle W 2 und damit der beiden Objekte und dem Mittelpunkt M 2 der Teilscheibe T 2 die Exzentrizität E 2=0, so daß die Drehachse D 2 und der Mittelpunkt M 2 zusammenfallen. Im allgemeinen wird jedoch zwischen der Drehachse D 2 der Welle W 2 und dem Mittelpunkt M 2 der Teilscheibe T 2 eine unbekannte endliche Exzentrizität E 2 <0 infolge von Fertigungs- und Montagetoleranzen vorhanden sein (Fig. 12).

Wiederum möge sich die Teilscheibe T 2 mit der Welle W 2 in einer beliebigen Anfangslage befinden, aus der heraus die vorgegebene Bezugslage B 2 a - B 2 b reproduziert werden soll. Zunächst werden der erste Zähler Z 2 a auf den ersten Zählwert ZW 2 a=0 und der zweite Zähler Z 2 b auf den zweiten Zählwert ZW 2 b=8 gesetzt. Bei der anschließenden Drehung der Teilscheibe T 2 mitsamt der Welle W 2 im Gegenuhrzeigersinn erzeugt zuerst die erste Abtasteinheit A 2 a bei der Abtastung der anderen ersten Referenzmarke R 2 a′′ den ersten Referenzimpuls RP 2 a, der den ersten Zähler Z 2 a startet.

Nach diesem ersten Zählerstart durchläuft bei der weiteren Drehung der Teilscheibe T 2 und der Welle W 2 im Gegenuhrzeigersinn der erste Zähler Z 2 a aufwärtszählend die erste Zählfolge 0, 1, 2, . . ., 9, 10. Der zweite Zähler Z 2 b behält den anfangs gesetzten zweiten Zählwert ZW 2 b=8 bei, bis die zweite Abtasteinheit A 2 b bei der Abtastung der einen zweiten Referenzmarke R 2 b′ den zweiten Referenzimpuls RP 2 b erzeugt, der den zweiten Zähler Z 2 b startet. Nach diesem zweiten Zählerstart durchläuft bei der weiteren Drehung der Teilscheibe T 2 und der Welle W 2 im Gegenuhrzeigersinn der zweite Zähler Z 2 b abwärtszählend die zweite Zählfolge 8, 7, . . . , 3, 2. Bei dieser gewählten negativen Drehrichtung (Gegenuhrzeigersinn) liefern die beiden Abtasteinheiten A 2 a, A 2 b das negative Richtungssignal -RS 2 an die beiden Zähler Z 2 a, Z 2 b, so daß gewährleistet ist, daß die beiden Zähler Z 2 a, Z 2 b nur dann gestartet werden, wenn nachfolgend die beiden Abtasteinheiten A 2 a, A 2 b die Winkelteilung WT 2 innerhalb der beiden Referenzmarkengruppen RG 2 a, RG 2 b abtasten.

Demzufolge zeigen nach dem zweiten Zählerstart der erste Zähler Z 2 a den ersten Zählwert ZW 2 a=6 und der zweite Zähler Z 2 b den zweiten Zählwert ZW 2 b=6 nach Fig. 12 an; bei diesem Gleichstand der beiden Zählwerte ZW 2 a, ZW 2 b ist die vorgegebene Bezugslage B 2 a - B 2 b reproduziert und der Komparator K 2 nach Fig. 8 gibt ein Haltesignal HS 2 zum Anhalten der nicht gezeigten Antriebseinheit für die Drehung der Welle W 2 mitsamt der Teilscheibe T 2 aus, so daß ungeachtet der vorhandenen Exzentrizität E 2, deren Betrag und Richtung beliebig sein können, die vorgegebene Bezugslage B 2 a - B 2 b eingestellt ist.

Claims (5)

1. Einrichtung zum reproduzierbaren Einstellen von Winkellagen, insbesondere einer Bezugslage, bei zwei relativ zueinander drehbeweglichen Objekten, bei der eine mit dem ersten Objekt verbundene Teilscheibe eine Winkelteilung und der Winkelteilung absolut zugeordnete Referenzmarken aufweist, bei der mit dem zweiten Objekt verbundene Abtasteinheiten die Teilungseinheiten der Winkelteilung zur Erzeugung von Zählimpulsen und die Referenzmarken zur Erzeugung von Referenzimpulsen abtasten und bei der den Abtasteinheiten jeweils ein Zähler nachgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer ersten Referenzmarke (R 1 a; R 2 a′, R 2 a′′) eine erste Abtasteinheit (A 1 a; A 2 a) sowie ein nachgeschalteter erster Zähler (Z 1 a; Z 2 a) und wenigstens einer zweiten Referenzmarke (R 1 b; R 2 b′, R 2 b′′) eine zweite Abtasteinheit (A 1 b; A 2 b) sowie ein nachgeschalteter zweiter Zähler (Z 1 b; Z 2 b) zugeordnet sind, daß beim Auftreten des ersten Referenzimpulses (RP 1 a; RP 2 a) der ersten Abtasteinheit (A 1 a; A 2 a) der erste Zähler (Z 1 a; Z 2 a) die Zählwerte (ZW 1 a; ZW 2 a) einer ersten Zählfolge aufwärtszählend und beim Auftreten des zweiten Referenzimpulses (RP 1 b; RP 2 b) der zweiten Abtasteinheit (A 1 b; A 2 b) der zweite Zähler (Z 1 b; Z 2 b) die Zählwerte (ZW 1 b; ZW 2 b) einer zweiten Zählfolge abwärtszählend durchlaufen und daß bei Gleichheit des ersten Zählwertes (ZW 1 a; ZW 2 a) des ersten Zählers (Z 1 a; Z 2 a) und des zweiten Zählwertes (ZW 1 b; ZW 2 b) des zweiten Zählers (Z 1 b; Z 2 b) die gegenseitige Bezugslage (B 1 a-B 1 b; B 2 a-B 2 b) ungeachtet vorhandener Exzentrizitätsfehler des Mittelpunktes (M 1; M 2) der Teilscheibe (T 1; T 2) bezüglich der Drehachse (D 1; D 2) der beiden Objekte eingestellt ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ersten Abtasteinheit (A 1 a) eine erste Referenzmarke (R 1 a) und der zweiten Abtasteinheit (A 1 b) eine zweite Referenzmarke (R 1 b) zugeordnet sind, daß bei n Teilungseinheiten der Winkelteilung (WT 1) der Teilscheibe (T 1) die erste Zählfolge des ersten Zählers (Z 1 a) und die zweite Zählfolge des zweiten Zählers (Z 1 b) eine Zählschleife 0, 1, . . . , n-1; 0 bilden, daß zunächst der erste Zähler (Z 1 a) auf den Zählwert ZW 1 a=0 und der zweite Zähler (Z 1 b) auf den Zählwert ZW 1 b = n gesetzt sind und daß bei Gleichheit der beiden Zählwerte (ZW 1 a, ZW 1 b) der beiden Zähler (Z 1 a, Z 1 b) ein nachgeschalteter Komparator (K 1) ein Haltesignal (HS 1) ausgibt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ersten Abtasteinheit (A 2 a) zwei erste Referenzmarken (R 2 a′, R 2 a′′) und der zweiten Abtasteinheit (A 2 b) zwei zweite Referenzmarken (R 2 b′, R 2 b′′) zugeordnet sind, daß die erste Zählfolge 0, 1, . . . m-1, m des ersten Zählers (Z 2 a) zwischen den beiden ersten Referenzmarken (R 2 a′, R 2 a′′) größer als die zweite Zählfolge des zweiten Zählers (Z 2 b) zwischen den beiden zweiten Referenzmarken (R 2 b′, R 2 b′′) ist, daß der mittlere Zählwert (ZW 2 a) der ersten Zählfolge gleich dem mittleren Zählwert (ZW 2 b) der zweiten Zählfolge ist, daß zunächst der erste Zähler (Z 2 a) auf den niedrigsten Zählwert ZW 2 a=0 und der zweite Zähler (Z 2 b) auf den höchsten Zählwert ZW 2 b gesetzt sind und daß bei Gleichheit der beiden Zählwerte (ZW 2 a, ZW 2 b) der beiden Zähler (Z 2a, Z 2 b) ein nachgeschalteter Komparator (K 2) ein Haltesignal (HS ) ausgibt.

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die beiden Zähler (Z 1 a, Z 1 b) auf den Zählwert ZW 1 a = ZW 1 b=0 gesetzt sind und daß der Komparator (K 1) von den beiden Referenzimpulsen (RP 1 a, RP 1 b) der beiden Abtasteinheiten (A 1 a, A 1 b) aktivierbar ist.

5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zähler (Z 2 a, Z 2b) von Richtungssignalen (+ RS 2, - RS 2) der beiden Abtasteinheiten (A 2 a, A 2 b) für die Drehrichtung der Teilscheibe (T 2) beaufschlagt sind.