CH354948A - Vorrichtung zum Messen der Verstellung eines beweglichen Gliedes in bezug auf ein unbewegliches Glied - Google Patents

Description

  
 



  Vorrichtung zum Messen der Verstellung eines beweglichen Gliedes in bezug auf ein unbewegliches Glied
Bei der Einstellung von Vorrichtungen, bei denen geradlinige Bewegungen ausgeführt werden, z. B. bei Werkzeugmaschinen, wie z. B. Bohrmaschinen, Fräsmaschinen oder dergleichen, kommt es vor, dass geringfügige, von Hand oder selbsttätig bewirkte Verstellungen eines beweglichen Gliedes in bezug auf ein ortsfestes Glied, z. B. eines Schlittens, in bezug auf ein Gestell, mit grosser Genauigkeit selbsttätig gemessen werden müssen. Es ist bekannt, zu diesem Zweck optisch-elektronische Mittel zu verwenden, z.

   B. optische Gitter, die mit den Gliedern mechanisch gekuppelt sind, und eine Lichtquelle, die ein Lichtbündel durch die Gitter fallen lässt, wodurch bei gegenseitiger Verschiebung der Glieder Lichtimpulse erzeugt werden, die von einer Photozelle oder dergleichen in elektrische Impulse umgesetzt werden. Diese Impulse werden auf elektronischem Wege gezählt, wobei ihre Anzahl massgebend ist für die Verstellung.



   Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art werden zwei Linienraster mit zum Beispiel 2000 Linien je cm Länge verwendet, die auf einem durchsichtigen Untergrund angebracht sind, wobei einer der Raster sich zum Beispiel mit dem Schlitten einer Werkzeugmaschine in einer Richtung etwa senkrecht zu den Rasterlinien mitbewegt, während das andere Raster stillsteht. Ein Lichtbündel fällt durch die Raster auf eine Photozelle und wird periodisch vom sich bewegenden Raster unterbrochen oder geschwächt. Die in der Photozelle erzeugten elektrischen Impulse werden nach Verstärkung von einem elektronischen Zähler gezählt.



   Die Vorrichtung soll derart ausgebildet sein, dass Impulse bei Bewegung in einer Richtung, z. B. in   Vorwärtsrichtung,    positiv, und in der anderen Richtung, in Rückwärtsrichtung, negativ gezählt werden.



  Zu diesem Zweck sind verschiedene Lösungen bekannt, bei denen mindestens zwei Photozellen zur Verwendung kommen.



   Vorgeschlagen worden ist, ein Lichtbündel durch ein sich mit dem Schlitten der Werkzeugmaschine bewegendes erstes Gitter fallzulassen und hinter diesem Gitter drei unbewegliche Gitter anzuordnen, hinter denen sich je eine Photozelle befindet. Die drei unbeweglichen Gitter sind derart in bezug aufeinander in Richtung der Bewegung versetzt, dass bei Bewegung drei um 1200 gegenseitig verschobene elektrische Impulsfolgen entstehen. Mittels an sich bekannter Schaltungsanordnungen mit Elektronenröhren (Flip Flop-Schaltungsanordnungen) kann die Zählung von der Reihenfolge abhängig gemacht werden, in der die Impulse der verschiedenen   Impulsfolgen    auftreten, derart, dass bei einer bestimmten Reihenfolge positiv und bei umgekehrter Reihenfolge negativ gezählt wird.



   Dieser Vorrichtung haftet der Nachteil an, dass eine richtige Einstellung der fest angeordneten Gitter in bezug aufeinander schwierig durchführbar ist, weil der Abstand zwischen den Gitterlinien äusserst gering ist und man bei diesem Verfahren praktisch dazu gezwungen ist, ein System zu wählen, bei dem das eine Gitter auf ein in einem verhältnismässig grossen Abstand liegendes Gitter (meist stark vergrössert) projiziert wird.



   Statt dreier unbeweglicher Gitter ist es natürlich möglich, eine andere Anzahl, z. B. zwei, zu wählen.



  Diese sollen derart angeordnet werden, dass die auftretenden Impulsreihen zum Beispiel um   90o    in der Phase gegenseitig verschoben sind.



   Weiter ist es bekannt, das Interferenzmuster zweier ein wenig in bezug aufeinander verdrehter Gitter zu benutzen. Fällt durch diese ein Lichtbündel, so entstehen hinter den Gittern helle und dunkle Zonen, die sich verlagern, wenn die Gitter in bezug aufeinander  verschoben werden. Die Verlagerungsrichtung dieser Zonen ist von dem Sinne abhängig, in dem die Gitter in bezug aufeinander verstellt werden. Es werden wieder gegenseitig phasenverschobene Impulsreihen in mindestens zwei Photozellen erzeugt, die nun in Richtung der Gitterlinien einen bestimmten Abstand voneinander haben müssen. Dies hat den Nachteil, dass die Richtung der hellen und dunklen Zonen des Interferenzmusters bei einem kleinen Verdrehungswinkel der Gitter in bezug, aufeinander sich bei minimalen   Gitterfehlern    stark ändert, was Schwierigkeiten bei der Einstellung bereitet.



   Die Erfindung schafft dadurch eine Verbesserung der bekannten Vorrichtungen, dass von zwei Gittern, die in bezug aufeinander verstellt werden und deren Linien wenigstens annähernd parallel zueinander verlaufen, die Teilungen ein wenig verschieden sind, und dass hinter den Gittern wenigstens zwei Photozellen angeordnet sind, die in der Bewegungsrichtung um einen solchen Abstand in bezug aufeinander versetzt sind, dass bei der Relativbewegung der Gitter periodische Schwankungen von verschiedener Phase an den beiden Photozellen entstehen, die einem Zähler zugeführt werden, der die Periodenzahl der Schwankungen positiv oder negativ zählt, je nach der Bewegungsrichtung des beweglichen Gitters gegenüber dem festen Gitter.



   Bei der Vorrichtung nach der Erfindung entstehen parallel zu den Gitterlinien helle und dunkle Zonen in einem Abstand:
EMI2.1     
 voneinander, wo   S1    die Gitterteilung des einen und   S    die Gitterteilung des anderen Gitters darstellen.



   Zweckmässig werden die Gitter direkt aufeinandergelegt; es ist aber auch möglich, das eine, beweglich angeordnete Gitter, vergrössert auf das andere zu projizieren.



   Die Erfindung wird im folgenden an Hand der beiliegen den Zeichnung beispielsweise näher erläutert:
Die Fig. 1 und 2 zeigen in schematischer Darstellung Ausführungsformen mit direkt aufeinanderliegenden Gittern bzw. mit projiziertem Gitter.



   In Fig. 1 ist mit 1 das feinere, mit 2 das gröbere Gitter in einem Schnitt senkrecht zu den Gitterdrähten dargestellt. Es wird vorausgesetzt, dass sich das Gitter 1 mit dem Schlitten einer Werkzeugmaschine mitbewegt und das andere Gitter stillsteht. Wie durch Pfeile angedeutet, fällt auf das Gitter 1 ein Lichtbündel, das teilweise durchgelassen wird, soweit die Öffnungen der Gitter dies gestatten. Das Licht kann hierbei auf zwei Photozellen 3 und 4 fallen, die an eine an sich bekannte elektronische Vergleichsvorrichtung 5 angeschlossen sind, deren Ausgang einen Zähler 6 speist. Bei der dargestellten Vorrichtung wird bei A viel, bei B wenig Licht durchgelassen.

   Bei Verwendung zweier Photozellen werden diese derart angeordnet, dass sie einen gegenseitigen Abstand in der Be  wegungsrlchtung    des Gitters 1 aufweisen, der ungefähr die Hälfte des Abstandes zwischen A und B beträgt. Wenn nun das Gitter 1 mit den Photozellen nach links oder nach rechts bewegt wird, entstehen in den Photozellen elektrische Impulsfolgen, deren Phasenverschiebung   90    beträgt. Die Vorrichtung 5 ist derart ausgebildet, dass bei einer bestimmten Reihenfolge der von den zwei Zellen gelieferten Impulse in der Vorrichtung 6 eine positive Zählung und bei umgekehrter Reihenfolge der Impulse eine negative Zählung erfolgt.



   Bei der Vorrichtung nach Fig. 2 wird vorausgesetzt, dass das Gitter 1', auf welches das von der Quelle 7 stammende Lichtbündel fällt, vergrössert durch die optische Vorrichtung 8 auf das gröbere Gitter 2' projiziert wird. Die an den Punkten A und B durchgelassenen Bündel werden durch ein Prisma oder ein Spiegelsystem 9 auf die Photozellen 3 und 4 geworfen. Der Abstand zwischen den beiden letztgenannten kann hierbei grösser als bei der Vorrichtung nach Fig. 1 gewählt werden.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Vorrichtung zum Messen der Verstellung eines beweglichen Gliedes, z. B. einer Werkzeugmaschine, in bezug auf ein festes Glied, bei der die zwei Glieder mit optischen Gittern mechanisch gekuppelt sind und das Lichtbündel einer Lichtquelle durch die Gitter fällt, so dass die Intensität des durchfallenden Bündels bei Bewegung der Glieder in bezug aufeinander periodische Schwankungen aufweist, und weiter das durchfallende Licht auf eine Photozelle fällt, in der der Bewegung entsprechende Stromschwankungen erzeugt werden, deren Periodenzahl in einem elektronischen Zähler gezählt wird, dadurch gekennzeichnet, dass von den Gittern, deren Linien mindestens annähernd parallel verlaufen, die Teilungen ein wenig verschieden sind und hinter den Gittern mindestens zwei Photozellen angeordnet sind,

   die in der Bewegungsrichtung in bezug aufeinander um einen solchen Abstand versetzt sind, dass bei der Relativbewegung der Gitter periodische Schwankungen verschiedener Phase an den beiden Photozellen entstehen, die einem Zähler zugeleitet werden, der die Periodenzahl der Schwankungen positiv oder negativ zählt, je nach der Bewegungsrichtung des beweglichen Gitters gegenüber dem festen Gitter.

   UNTERANSPRÜCHE l. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitter mit einem sehr geringen Zwischenraum unmittelbar hintereinander angeordnet sind.

   2. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass optische Mittel vorgesehen sind, um das bewegliche Gitter auf das fest angeordnete Gitter zu projizieren.