DE1843392U

DE1843392U - Vorrichtung zum messen der verstellung eines beweglichen gliedes in bezug auf ein unbewegliches glied.

Info

Publication number: DE1843392U
Application number: DEN7813U
Authority: DE
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1956-08-11
Filing date: 1957-08-07
Publication date: 1961-12-14

Description

Bei der Einstellung von Vorrichtungen, bei denen geradlinige Bewegungen ausgeführt werden, z. B. bei Werkzeugmaschinen wie z. B. Bohrmaschinen, Fräsmaschinen o. dgl., 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 o. dgl. in elektrische Impulse umgesetzt werden.
Diese Impulse werden auf elektronischem Wege gezählt und ihre Anzahl ist maßgebend für die Verstellung.
Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art werden zwei Linienraster mit z. B. 2000 Linien je cm Länge verwendet, die auf einem durchsichtigen Untergrund angebracht sind, wobei einer der Raster sich z. B. 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 vom elektronischen Zähler gezählt. 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 fallen zu lassen 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 Impulsreihen 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 Reihen 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 z. B. um 900 in der Phase gegenseitig verschoben sind.
Weiter ist es bekannt, das Interferenzmuster zweier ein wenig in Bezug aufeinander verdrehter Gitter zu benutzen. Fällt hierdurch ein Lichtbündel, so entstehen hinter den Gittern helle und dunkle Zonen, die sich verstellen, wenn die Gitter in Bezug aufeinander verschoben werden. Die Verschiebungsrichtung 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 Neuerung schafft eine Verbesserung der bekannten Vorrichtungen, die darin besteht, daß von zwei Gittern, die in Bezug aufeinander verstellt werden und deren Linien parallel oder wenigstens im wesentlichen parallel verlaufen, die Teilungen ein wenig verschieden sind, wodurch ein Interferenzmuster entsteht, und daß hinter den Gittern wenigstens zwei Photozellen angeordnet sind, die in der Bewegungsrichtung über einen solchen Abstand in Bezug aufeinander verstellt sind, daß bei Bewegung Reihen periodischer Schwankungen von verschiedener Phase entstehen, die einem Zähler zugeführt werden, der die Schwankungen positiv oder negativ zählt, entsprechend dem Bewegungssinn der Gitter in Bezug aufeinander.
Bei der Vorrichtung nach der Anmeldung entstehen parallel zu den Gitterlinien helle und dunkle Zonen in die Gitterteilung des einen und S2 die Gitterteilung des anderen Gitters darstellen.
Zweckmäßig werden die Gitter direkt aufeinander gelegt ; es ist aber auch möglich, das eine, beweglich angeordnete Gitter, vergrößert auf das andere zu projizieren.
Die Neuerung wird im folgenden an Hand einer Zeichnung beispielsweise näher erläutert.
Die Fig. 1 und 2 zeigen schematisch Ausbildungen mit direkt aufeinander liegenden Gittern bzw. mit projiziertem Gitter.
In Fig. 1 ist mit 1 das feinere, mit 2 das grobere 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 eine gegenseitige Verstellung in der Bewegungsrichtung des Gitters 1 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 Reihen von elektrischen Impulsen, deren Phasenverschiebung 900 beträgt. Die Vorrichtung 5 ist derart, daß bei einer bestimmten Reihenfolge der von den zwei Zellen gelieferten Impulse in der Vorrichtung 6 eine posttive Zählung und bei umgekehrter Reihenfolge der Impulse eine negative Zählung folgt.
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 grobere Gitter 21 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.
Schutzansprüche :

Claims

Schutzansprüche : 1. Vorrichtung zum Messen der Verstellung eines beweglichen Gliedes, z. B. einer Werkzeugmaschine, in Bezug auf ein Gestell, bei der die zwei Glieder mit optischen Gittern gekuppelt sind und Lichtbündel einer Lichtquelle durch die Gitter fällt, so daß das durchfallende Bündel bei Bewegung der Glieder in Bezug aufeinander periodisch geschwächt wird, und weiter das durchfallende Licht auf eine Photozelle fällt, in der der Bewegung entsprechende Stromschwankungen erzeugt werden, die in einem elektronischen Zähler gezählt werden, dadurch gekennzeichnet, daß von den Gittern, deren Linien parallel oder wenigstens im wesentlichen parallel verlaufen, die Teilungen ein wenig verschieden sind und hinter den Gittern mindestens zwei Photozellen angeordnet sind, die in Bezug aufeinander über einen solchen Abstand versetzt sind, daß bei Bewegung Reihen von periodischen Schwankungen verschiedener Phase entstehen, die einem Zähler zugeleitet werden, der die Schwankungen positiv oder negativ zählt, in dem Maße, wie die Glieder im einen oder im anderen Sinne in Bezug aufeinander bewegt werden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitter mit einem sehr geringen Zwischenraum aneinander liegen.
3. Vorrichtung nach Anspruch * !, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Gitter auf das festangeordnete Gitter projiziert wird.