DE876162C

DE876162C - Photoelektrische Praezisionsvorrichtung fuer die Einstellung eines beweglichen Objektes in eine genaue vorausbestimmte Lage

Info

Publication number: DE876162C
Application number: DES4913D
Authority: DE
Inventors: Maurice Koulicovitch
Original assignee: GENEVOISE INSTR PHYSIQUE; Societe Genevoise dInstruments de Physique
Current assignee: GENEVOISE INSTR PHYSIQUE; Societe Genevoise dInstruments de Physique
Priority date: 1941-04-30
Filing date: 1941-04-30
Publication date: 1953-05-11

Description

Photoelektrische Präzisionsvorrichtung für die Einstellung eines beweglichen Objektes in eine genaue vorausbestimmte Lage Es sind schon photoelektrische Präzisionsvorrichtungen bekannt. die zur Beobachtung der Verschiebungen eines beweglichen Objektes benutzt werden können. Diese Vorrichtungen bestehen allgemein aus einer Lichtquelle, einem optischen System, zwei miteinander zusammenarbeitenden Gittern und einer Photozelle. Eines der Gitter wird gewöhnlich mit dem zu beobachtenden Objekt verbunden, während das andere fest steht. Beide Gitter sind meistens auf hellen und dunkeln Streifen von gleicher Breite ausgebildet. Die Photozelle erhält somit bei der Verschiebung des beweglichen Gitters eine linear zwischen Hell und Dunkel hin und her wechselnde I,ichtmenge. Die Lage des beweglichen Objektes kann also nach dieser Lichtmenge bestimmt werden.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, welche mittels eines photoelektrischen Systems nicht nur die genaue Einstellung eines beweglichen Objektes. sondern auch das selbsttätige Anhalten dieses Objektes in eine genaue vorausbestimmte Lage zu bewerkstelligen gestattet. Diese Vorrichtung kann z. B. mit Vorteil bei verschiebbaren Tischen von Präzisionsmaschinen oder Werkzeugmaschinen, inshesondere Lehrenbohrmaschinen, verwendet werden.
Zu diesem Zweck besteht das bewegliche Gitter aus einem mit einer Feinteilung versehenen Maßstab. Das feste Gitter ist mit Schlitzen versehen, die den Teilstrichen der Feinteilung entsprechen. Diese Teilstriche bzw. Schlitze sind sehr schmal im Verhältnis zu ihren Zwisdienräumen. BeimVerschieben des den Maßstab tragenden Tisches erhält die Photozelle im Augenblick des Zusammentreffens des aus dem Maßstab durch die Lichtquelle und das optische System projizierten Teilstrichbildes mit den Schlitzen des fest stehenden Gitters eine plötzlich auf und ab flackernde Lichtmenge. Die dadurch entstehende photoelektrische Reaktion wird dazu benutzt, eine elektromechanische Anhaltvorrichtung zu betätigen, die den Tisch genau in einer vorausbestimmten Lage anhält.
Auf diese Weise wird das Arbeiten mit einer Visiervorrichtung und die damit verbundenen Ermüdungserscheinungen und Zeitverluste umgangen.
In der Zeichnung sind vier Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Jede der Fig. I bis 4 zeigt schematisch eine dieser Ausführungsformen, von welcher einzelne Teile im Querschnitt dargestellt sind.
In der Ausführungsform der Fig. I bezeichnet I das Gitter, das zur Hälfte im Querschnitt dargestellt ist. Dieses Gitter ist einem beweglichen Maßstab 2 überlagert, der von einer Glühlampe 3 beleuchtet wird. Die Teilung ist durch ein dunkles Strichbild auf durchsichtigem Grund gebildet. Das Gitter 1 besitzt Offnungen oder Schlitze 4a, 4t, 4C, , 4e, durch welche das vom beleuchteten Grund des Maßstabes 2 ausgehende Licht durchgehen kann, um eine in einem Gehäuse 6 eingeschlossene Photozelle 5 zu erregen. Die Form der Schlitze des Gitters I ist derart gewählt, daß dieselben in bestimmten Lagen des Maßstabes 2 dessen Strichbild überdecken, so daß das durch das Gitter I hindurchgehende Licht vermindert und die Zelle 5 zur Reaktion kommt, indem sie den Zustand in einem äußeren Stromkreis 7 ändert. Dieser Stromkreis betätigt unmittelbar (s. volle Linien) oder mittelbar über ein Relais 8 (s.punktierte Linien) ein Signal 9, das im vorliegenden Fall durch ein Meßinstrument gebildet ist, jedoch auch durch eine Steuervorrichtung für die Ausübung eines beliebigen Effektes, z. B. die Stillsetzung des beweglichen Objektes, ersetzt werden könnte.
Die Fig. 2 und 3 stellen zwei weitere Ausführungsbeispiele dar, in denen die Teilung durch ein dunkles Strichbild auf reflektierendem oder durchsichtigem Grund gebildet ist.
In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist eine auffallende Beleuchtung und in demjenigen der Fig. 3 eine durchfallende Betleuchtung der Teilung gewählt. Diese Beleuchtung wird in beiden Beispielen durch eine Lichtquelle 3 mit optischem Kondensator Io bewirkt, die ihr Licht unmittelbar oder über einen Spiegel 11 in das Feld der Vorrichtung sendet. In beiden Fällen wird das Strichbild des Maßstabes 2 durch ein Objektiv 12 auf das Gitter I projiziert. 5 bezeichnet die Photoæelle. Die mit 7, 8, g bezeichneten Teile sind dieselben Teile wie im Ausführungsbeispiel der Fig. I.
Es ist möglich, eine auf hellem Grund erscheinende dunkle Teilung oder eine auf dunklem Grund erscheinende helle Teilung oder deren Strichbilder einem Gitter zu überlagern, dessen Öffnungen oder undurchlässige Flächen dieser Teilung bzw. dessen Strichbild entsprechen; anstatt Öffnungen in undurchlässigem Material könnte auch durchlässiges Material (ohne Ausparungen) mit teilweise undurchlässigem Material zur Uberdeckung des Grundes benutzt werden. Es ist somit in jedem Fall möglich, die geeignete Kombination zu wählen, je nachdem man in der gegenseitigen Überdeckung der Teilung und des Gitters eine Lichtverminderung oder -vermehrung auf das photoelektrische System erreichen will.
Die Meßteilung 2 kann durch geradlinige gleich weit voneinander entfernte Striche gebildet sein, wie dies aus den Fig. I bis 3 ersichtlich ist, oder durch Strichgruppen oder entsprechende Strichfiguren, die in Einheitsabständen der Teilung aufeinanderfolgen. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß sie eine stärkere Änderung der das in entsprechender Weise ausgebildete Gitter durchsetzenden Lichtmenge gestattet und daß gleichzeitig eine hohe Genauigkeit erreicht wird, denn jedes Element des Strichbildes kann feiner sein, und seine Uberdeckung mit dem entsprechenden Element des Gitters ist infolgedessen besser bestimmt.
Wenn die Teilung durch Gruppen paralleler Striche gebildet ist, ist es von Vorteil, die Striche ein und derselben Gruppe in ungleichen Abständen voneinander anzuordnen, damit ihre genaue und vollständige Überdeckung mit dem Gitter für jede Strichgruppe nur in einer ganz bestimmten Lage stattfindet und daß in anderen Lagen höchstens ein Strich sich mit einer Öffnung des Gitters überdecken kann.
Die Ausführungsform der Fig. 4 ist nach diesem Prinzip gedacht. Man erkennt in diesen Figuren das Objektiv I2, die Strichgruppen I4a, I4b, I4c usw., die in Einheitsabständen der Teilung aufeinanderfolgen und in denen die Striche nicht gleich weit voneinander entfernt sind, das Gitter I, in welchem Schlitze Isa, 15b, I5C usw. angebracht sind, die der Teilungsart des Maßstabes entsprechen, und die Photozelle 5. Dagegen sind in dieser Figur die Beleuchtung und der übrige Stromkreis nicht dargestellt.
Die Teilung 2 muß nicht notwendigerweise aus geraden und parallelen Strichen bestehen; sie kann aus zusammengesetzten und beliebig geformten Strichbildern gebildet sein, welche, sofern sie mit einem entsprechend gleich ausgebildeten Gitter zusammenwirken, die gleichen Dienste leisten wie das vorbeschriebene einfache Strichbild.

Claims

PATENTANSPROCHE: I. Vorrichtung für die Einstellung eines beweglichen Objektes in eine genaue vorausbestimmte Lage mittels einer Lichtquelle, eines optischen Systems, einer Photozelle und mindestens zwei miteinander zusammenarbeitender Gitter, gekennzeichnet dadurch, da1ß: eines der Gitter aus einem mit einer Präzisionsfeinteilung versehenen Maßstab besteht, worin beide Gitter mit schmalen Teilstrichen bzw. Schlitzen und verhältnismäßig breiten Zwischenräumen ausgebildet sind, so daß beim Zusammentreffen des aus dem Maßstab heraus durch die Lichtquelle und das optische System projizierten Teilstrichbildes mit den Gitterschlitzen die entstehende Photozellenreaktion zum Einstellen und selbsttätigen Anhalten des beweglichen Objektes benutzbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßteilung durch identische, in gleichen Abständen aufeinanderfolgende Strichfiguren gebildet ist.
3. Vorrichtung nach Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Strichfigur durch mehrere einander parallele Striche gebildet ist, die in verschiedenen Abständen voneinander angeordnet sind, derart, daß sie nur in ganz bestimmten Lagen der Meßteilung (2) in bezug auf das Gitter (I) die entsprechenden Elemente dieses letzteren überdecken.

Angezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. I 794340, I 794341, 2o6852; Britische Patentschrift Nr. 4I9 307; Physikal. Zeitschr. 30, Jahrg. I929, S. 24 bis 27; Zeitschr. »Masdinenkonstruktion«, 1928, S. 194.