DE2159002C3

DE2159002C3 - Vorrichtung zur Erfassung von relativen Lageänderungen in einem vorgegebenen Sollverhältnis bewegter Teile

Info

Publication number: DE2159002C3
Application number: DE2159002A
Authority: DE
Inventors: Klaus 7920 Heidenheim Herzog
Original assignee: Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss AG
Priority date: 1971-11-29
Filing date: 1971-11-29
Publication date: 1975-06-05
Also published as: US3816712A; JPS5210377B2; DE2159002A1; JPS4864953A; DE2159002B2

Description

Die Drehgeber3, 4 bzw. Impulsformer 5, 8 liefern bei fehierfreiem Getriebe 1, 2 Impulsfolgen, deren Frequenz im Verhältnis der Zähni:zählen Z₁ zu z.. steht. Nach Durchlaufen der im umgekehrten Verhältnis der Zähnezahlen eingestellten Impulsteiler 6, 9 ergibt sich Frequenzgleichheit der an die Torschaltung geführten Impulsfolgen. Dies« frequenzgleichen Impulsfolgen haben jedoch je; nach der relativen Aurgangslage der Drehgebersysteme 3, 4 bei fehlerfreiem Getriebe 1, 2 eine konstante Phasenverschiebung zueinander. Schwankt nun die Antriebsdrehzahl, so schwankt zwar die Impulsfolgefrequenz in beiden Zweigen, die relative Phasenverschiebung der beiden Impulsfolgen bleibt jedoch konstant. Tritt hingegen ein Drehübertragungsfehler, d. h. ein Übersetzungsfehler der Zahnräder, auf, so macht sich dies als Änderung der gegenseitigen Phasenlagen der beiden Impulsfolgen bemerkbar. Diese Änderung ist ein direktes Maß für den Drehübertfagungsfehler, der gemessen werden soll. Hierzu werden die beiden Impulsfolgen dazu benutzt, den elektrischen Impulszähler 12 zu öffnen bzw. zu schließen. Jeder Impuls des Antriebstranges, d.h. der den Impulsleilero verläßt, öffnet die Torschaltung 7 und der nächstfolgende Impuls des Abtriebstranges, d. h. der den Impulsteiler 9 verläßt, schließt die Torschaltung wieder. Solange die Torschaltung geöffnet ist, wird die höherfrequente Sekundärimpulsfolge, die aus dem Impulsteiler 11 kommt, in den Impulszähler 12 eingezahlt. Da die Sekundärimpulsfolgen aus den vom Drehgeber 4 erzeugten Primärsignalfolgen in der oben geschilderten Weise erzeugt werden, sind diese der jeweiligen Winkelstellung des Zahnrades 2 streng proportional, d. h., sie stellen ein echtes Winkelmaß dar und stehen darüber hinaus in einem festen Verhältnis zu den Steuerimpulsen für die Torschaltung?. Hierdurch ist erreicht, daß die Anzahl der in den Zähler 12 eingezählten Sekundärimpulse ein direktes Maß für die zu messende relative Phasenlageänderung und des hiermit äquivalenten Ubertragungsfehlers sind. Die somit in Winke'.einheiten gemessenen Meßergebnisse sind unabhängig von etwa auftretenden Antriebsschwankungen. Da ferner die Impulsabstände der eingezählten Sekundärimpulsfolge mit Hilfe des impulserzeuger 10 wesentlich kleiner,

z. B. um den Faktor 80, als die Periodenlängen der sinusförmigen Primärsignalfolgen gemacht werden können, ist das Auflösungsvermögen der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung besser als das der verwendeten Gebersysteme. So können z. B. digitale Meßschritte von 0,5" ohne weiteres erreicht werden. Die Auflösung der Anordnung kanu jedoch im Bedarfsfalle mittels des einstellbaren Impulsteilers 11 um einen einstellbaren Faktor auf einfachste Weise herabgesetzt werden. Der Impulszähler 12 ist ferner so eingerichtet, daß bei Eintreffen des Schließimpulses der Zähler 12 seinen Meßinhalt an den Speicher 13 weitergibt und genullt wird. Über den Digital-Analog-Wandler 14 erhält der Schnellschreiber 15 eine dem Speicherwert entsprechende Spannung. Durch geeignete Festlegung der Meßschrittgröße, entsprechend dem Impulsabstand der Sekundärimpulsfolge, und der Teilung des Schreiberstreifens 15 α läßt sich beispielsweise erreichen, daß 1 mm Ausschlag auf

ao dem Streifen einer Bogensekunde Übertragungsfehler entspricht. Dieses Verhältnis ist dann ohne jede weitere Eichung und ohne Einfluß der Übersetzung ein für allemal festgelegt. Der Zähler 12 springt nach einer vorgegebenen Schrittzahl (Anzahl der Sekundär-

»5 impulse) automatisch auf Null zurück. Diese Schrittzahl bestimmt die Streifenbreite des Schreiberstreifens 15«. Ist der gemessene Drehfehler größer, so beginnt die Schreibfeder, dank der Zählerumschaltung, das Diagramm am unteren Rand weiterzuschreiben. Auf Grund diener digitalen Messung können beliebig große Fehler in vorgegebenen Meßschritten erfaßt werden. Ferner läßt sich das Diagramm auf den Streifen 15a des Schreibers 15 durch kurzzeitiges Ändern der durch die einzelnen Impulsteiler 6, 9 vorgegebene Sollübersetzung verschieben.

Selbstverständlich läßt sich die hier für die Erfassung von Übertragungsfehlern an Zahnradgetrieben erläuterte Vorrichtung auch für Drehfehler- und Vorschubfehlermessungeri aller Art bzw. Kombinationen davon verwenden. Hierzu müssen lediglich die in obiger Darstellung eingezeichneten Gebersysteme 3, 4 in bekannter Weise dem Anwendungszweck angepaßt werden., d. h. entweder als Dreh- und/oder Längsgeber ausgebildet sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

ι 2 pulsabstände kleiner als die Periodenlänge der Pri- PatentansDriiche- märsignalfolgen sind, als Zählirnpuiserzeuger. raientansprucne. Weitere Einzelheiten und die Vorteile der Erfin-

1. Vorrichtung zur Erfassung von relativen La- dung sollen nun an Hand des in der Abbildung im geänderungen in einem vorgegebenen Sollverhäit- 5 prinzipiellen Aufbau dargestellten Ausfuhrungsbe,-nis bewegter Teile, deren Bewegungen über ge- Spieles näher erlauter werden

eignete Gebersysteme elektrische Primärsignalfol- Bei dem dargestellten Getnebeprufgerat besteht

gen erzeugen, welche zum öffnen und Schließen das P, üfgetr.ebe beispielsweise aus zwe,sich kam-

Üines Impulszähler* herangezogen werden und menden Zahnrädern 1 und 2. Dabei besitze das

hierbei aus einem Zählimpulseizeuger eine Im- io Zahnrad 1 d.e ZahnezahU, und das Zahnrad 2 d.e

pulsfolge eingezählt wird, gekennzeichnet Zähnezahl Z₂- . . . .

d u r c h die Verwendung eines an sich bekannten Das Zahnrad 1 se. be.spielswe.se durch einen An-

Impulserzeugers (10), der aus den Primärsignal- triebsmotorW angetrieben und das Zahnrad 2 mit

folgen eine exakt lageabhängige Sekundärimpuls- Hilfe einer Bremseinrichtung B gebremst, um Anlage

folge erzeugt, deren Impulsabstände kleiner als .5 der Zahnflanken zu gewährleisten Beide Zahnrader

die Periodenlänge der Primärsignalfolge sind, als sind mit Drehgebersystemen 3, 4 bekannter Bauart

Zählimpulserzeuger verbunden, welche die Drehbewegungen der Zahnrä-

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- der in elektrische Primärsignalfolgen umwandeln, kennzeichnet, daß der Impulserzeuger (10) derart Vorzugsweise sind die Drehgeber so ausgebildet, daß eingerichtet ist, daß er unabhängigen Amplitu- ao sie mehrere phasenverschobene sinusförmige S.gnaldenschwankungen der eingegebenen Primär- solgen erzeugen. Außerdem sind die Drehgeber so signale ist. eingestellt, daß sie pro Umdrehung die gleiche Anzahl von Signalen liefern. Die aus dem Drehgeber 3 austretende sinusförmige analoge Primärsignal folge

_a5 wird durch Jen Impulsformer 5 bekannter Bauart in

eine Impulsfolge umgewandelt und diese über den einstellbaren Impulsteiler 6 bekannter Bauart an das

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ei fas- Öffnungsteil einer Torschaltung? bekannter Bauart

sung von relativen Lageänderungen in einem vorge- gegeben. Die aus dem Drehgeber 4 austretenden si-

gebenen Sollverhältnis bewegter Teile, deren Bewe- 30 nusförmigen analogen Pnmärsignalfolgen werden

gungen über geeignete Gebersysteme elektrische Pn- einmal über einen Impulsformer 8 bekannter Bauart

märsignalfolgen erzeugen, weiche zum öffnen und ebenfalls in eine Impulsfolge umgewandelt und über

Schließen eines Impulszählers herangezogen werden einen einstellbaren Impulsteiler 9 bekannter Bauart

und hierbei aus einem Zählimpulserzeuger eine Im- an das Schließteil der Torschaltung 7 gegeben. Zum

pulsfolge eingezählt wird. 35 anderen werden aus dem Drehgeber 4 entnommene

Es ist eine Einrichtung zur Messung der Stellung sinusförmige analoge Primärsignaifolgen über einen von relativ zueinander bewegten Teilen bekannt, bei zeitunabhängigen signalunterteilenden Impulserzcuder mit Hilfe von Impulsteilern oder/und Multiplika- ger 10 bekannter Bauart geführt, der aus den einzeltoren Gleichheit der von den bewegten Teilen er- nen analogen Primärsignalperioden eine Vielzahl von eeugten Impulsfrequenzen erreicht wird und diese in 40 Sekundärimpulsen erzeugt. Vorzugsweise wird hierzu einem Vergleicher miteinander verglichen werden. eine Einrichtung verwendet, bei der Amplituden-Abweichungen der miteinander verglichenen Impuls- Schwankungen der Primärsignale sich nicht auf die folgen erzeugen eine Spannung, die auf einem Schrei- Sekundärimpulsfolge auswirken. Eine derartige Einber zur Registrierung des relativen Fehlers gegeben richtung ist beispielsweise in der deutschen Patentwerden. Für die Frequenzvervielfachung wird hierbei 45 schrift 1 945 206 beschrieben. Die Sekundärimpulseine Einrichtung verwendet, die aus einem gesteuer- folge wird über einen weiteren einstellbaren Impulsten Oszillator und einem Frequenzteiler besteht, wo- teiler 11 bekannter Bauart und die Torschaltung? bei die geteilte Frequenz mit der Signalfrequenz ver- einem elektrischen Impulszähler 12 bekannter Bauglichen und aus dem Vergleich eine Steuerspannung art zugeführt. Der Impulszähler 12 ist mit einem nur Nachsteuerung des Oszillators gewonnen wird. 50 Speicher 13 bekannter Bauart verbunden und dieser

Diese bekannte Einrichtung ist jedoch recht auf- andererseits über einen Digital-Analog-Wandler 14 Wendig, und die hiermit gewonnenen Meßergebnisse bekannter Bauart mit einem Schnellschreiber 15. An sind infolge einer gewissen Trägheit der Nachsteue- dem Ausgang 16 kann das Meßergebnis ferner in dining noch zeitabhängig und ungenau. gitaler Form (Ziffernausgabe) und am Ausgang 17 in

Allen übrigen bisher bekanntgewordenen Vorrich- 55 analoger Form (Spannung) abgenommen werden,

lungen der eingangs genannten Art ist gemeinsam, Das Teilungsverhältnis der Impulsteiler 6, 9 ist in bc-

tlaß ihr Auflösungsvermögen durch die Feinheit der kannter Weise so eingestellt, daß bei fehlerfreiem

Strichskalen bzw. Markierungsabstände der verwen- Getriebe die aus ihnen austretenden Impulsfolgen die

deten Gebersysteme begrenzt ist. gleiche Frequenz aufweisen, d. h., im vorliegenden

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, daß Auflö- 60 Fall ist das Teilungsverhältnis des Impulsteilcrs6

sungsverimögen und die Meßgenauigkeit zu steigern gleich ι._ΙΛ und des Impulsteilers 9 gleich Z₁,,, wenn

und hierbei den technischen Aufwand möglichst ge- Z_x gleich der Zähnezahl des Zahnrades 1 und z.,

ring zu halten. gleich der Zähnezahl des Zahnrades 2 ist. Zur Veran-

Erreicht wird dies nach der Erfindung bei einer schaulichung der einzelnen Signalformen sind diese Vorrichtung der eingangs genannten Art durch die 65 in vergrößertem Maßstab beispielsweise auf den Lei-Verwendung eines an sich bekannten Impulserzeu- lungszweigen aufgezeichnet.

gers, der aus den Primärsignalfolgen eine exakt lage- Die Wirkungsweise der oben beschriebenen Anabhängige Sekundärimpulsfolge erzeugt, deren Im- Ordnung ist folgende: