DE3014821A1 - Taktstation zum erzeugen von impulsfolgen fuer das erfassen von position, geschwindigkeit und bewegungsrichtung eines maschinenelementes, insbesondere fuer einen matrixdrucker - Google Patents

Taktstation zum erzeugen von impulsfolgen fuer das erfassen von position, geschwindigkeit und bewegungsrichtung eines maschinenelementes, insbesondere fuer einen matrixdrucker

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Description

Die Erfindung betrifft eine Taktstation gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1. Derartige Taktstationen, auch optoelektronische Impuls- oder Inkrementalgeber genannt, haben die Aufgabe, rotatorische oder translatorische Bewegungen eines Maschinenelementes, beispielsweise einer drehenden Welle oder die Bewegung eines Schlittens, in definierte Einzelschritte zu zerlegen. Diese Einzelschritte treten als Impulsfolge in Erscheinung, wobei die Frequenz dieser Impulsfolge ein Maß für die Geschwindigkeit ist. Durch den Vergleich zweier gleichzeitig erzeugter Impulsfolgen, die zueinander Jedoch eine gewisse Phasenverschiebung aufweisen, läßt sich darüber hinaus die Bewegungsrichtung elektronisch ermitteln. Diese Phasenverschiebung bzw. der Versatz der Inkremente der beiden Impulsfolgen muß 90° betragen. Diese um 90° versetzten Signale können auch einem Inkremental zähl er zugeführt werden, über den die jeweilige Position des Maschinenelementes erfaßt wird.
Bei den für die Steuerung von Matrixdruckern in der Praxis bekannten Taktstationen, die mit einer Lichtquelle als Strahlungsquelle und mit lichtempfindlichen Empfängern arbeiten, sind zwei Strahlungsquellen als Sender und zwei Empfänger vorgesehen. Diese sind dabei so weit voneinander entfernt, daß sie ihre Impulse von verschiedenen Schlitzen erhalten. Diese Einrichtungen erfordern einen extrem hohen Aufwand an Präzision in der Fertigung, an Montage und Justage, um die Phasenverschiebung genau auf 90° einzustellen.
Aufgabe der Erfindung ist es, die gattungsmäßige Taktstation bezüglich der Einstellbarkeit der beiden Empfänger auf die gewünschte Phasenverschiebung zu verbessern.
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Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, die Taktstation entsprechend den im Patentanspruch 1 niedergelegten Merkmalen zu gestalten. Auf Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen der Erfindung gemäß den Unteransprüchen wird verwiesen.
Durch die im Patentanspruch 1 niedergelegten Maßnahmen wird zunächst erreicht, daß die Einstellung des Abstandes der beiden Empfänger in Bahnrichtung gesehen durch Verdrehen des Trägerkörpers sehr feinfühlig vorgenommen werden kann.
Die im Patentanspruch 2 vorgesehene Maßnahme ermöglicht es, die beiden Empfänger in einem relativ großen absoluten Abstand zueinander anzuordnen und trotzdem jeden beliebigen Abstand innerhalb des absoluten Abstands in Bahnrichtung einzustellen.
Damit können für die Fertigung des die beiden Empfänger enthaltenden Trägerkörpers relativ große Toleranzen vorgegeben werden, womit eine Kostenersparnis in der Fertigung und eine Verminderung von Ausschuß verbunden sind.
Bevorzugt wird eine Ausführungsform der Erfindung gemäß Patentanspruch 5, bei der die Empfänger ein und denselben Schlitz abtasten und damit jeweils auf ein und dieselbe Kante dieses Schlitzes reagieren. Dadurch erhöht sich die Präzision der Impulserzeugung.
Bei einzelnen Empfängern ist es bekannt, deren Empfangsbreite durch eine vorgesetzte Schlitzblende zu begrenzen, um Fehlimpulse durch Streulicht oder dergleichen zu vermeiden. Nach Patentanspruch 1 ist bei der erfindungsgemäßen Taktstation eine einzige Schlitzblende vorgesehen und gemeinsam mit dem Trägerkörper drehbar.
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Für Taktstationen, die als Impulsblende eine rotierende Scheibe haben, sind die MaBnahmen der Patentansprüche 6 und 7 gedacht. Dabei zeigt Patentanspruch 6, wie durch einfache Untersetzungsmittel ein feinfühliges Einstellen der Drehposition des Trägerkörpers möglich ist. Diese einfache Einstellbarkeit ermöglichte es auch, den die Sender aufnehmenden Teil der Taktstation als U-förmiges Tragelement aufsteckbar und damit schnell auswechselbar zu gestalten. Diese Auswechselbarkeit ist dann von besonderem Vorteil, wenn beispielsweise ein Matrixdrucker auf einen anderen Punktabstand in der Druckzeile eingestellt werden soll. Dies wird im Zuge der Beschreibung der Abbildungen noch näher erläutert.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von schematischen Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 eine Taktstation zum Erfassen einer translatorischen Bewegung,
Fig. 2 einen Schnitt durch Fig. 1 nach der Linie A-A,
Fig. 3 eine Taktstation zum Erfassen einer rotatorischen Bewegung,
Fig. 4 eine Frontansicht der Taktstation nach Fig. 3> und
Fig. 5 eine Explosionszeichnung einer Einzelheit von Fig. 3.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Taktstation enthält eine Impulsblende 1, hier in Form eines Bandes, die eine Vielzahl von gleichmäßig auf das Band verteilte, nebeneinander liegende lichtdurchlässige Schlitze 2, die durch
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lichtundurchlässige Stege 3 voneinander getrennt sind, aufweist. Weiterhin ist eine lichtemittierende Strahlungsquelle 4 vorgesehen, wobei die Strahlung durch Pfeile 5 angedeutet ist. Die Strahlungsquelle 4 vermag die gesamte Fläche eines Schlitzes 2 auszuleuchten, kann sich aber auch flächig über jeweils mehrere Schlitze erstrecken.
Auf der anderen Seite der Impulsblende 1 liegt der Strahlungsquelle 4 ein Trägerkörper 8 gegenüber, auf dem ein erster Empfänger 6 und ein zweiter Empfänger 7 angeordnet sind. Mit dem Trägerkörper 8 ist, wie Fig. 1 zeigt, eine Schlitzblende 21 fest verbunden. Diese Schlitzblende 21 ist in Fig. 2 nur durch zwei Striche angedeutet.
Der Trägerkörper 8 ist,wie auch die Strahlungsquelle 4,in einem, im wesentlichen U-förmigen Tragelement 11 befestigt. Das Tragelement 11 wiederum ist an einem Schlitten 12 befestigt, der sich relativ zur feststehenden Impulsblende bewegt. Eine Kerbe 10 für den Ansatz eines Schraubenziehers soll die Verdrehbarkeit des Trägerkörpers 8 im Tragelement 11 andeuten.
Fig. 2 zeigt, daß der absolute Abstand des ersten Empfängers
6 vom zweiten Empfänger 7 kleiner ist als die Höhe h eines Schlitzes 2. Weiterhin liegen die beiden Empfänger 6, 7 in der dort dargestellten Position des Schlittens 12 innerhalb ein und desselben Schlitzes 2. Der erste Empfänger 6 hat dabei einen Abstand d von der benachbarten Kante des Schlitzes 2, der kleiner ist als der Abstand e des zweiten Empfängers
7 von dieser Kante 13. In Bahnrichtung gesehen haben die beiden Empfänger 6, 7 einen Abstand b voneinander. Entspricht der Abstand b der Hälfte der Breite a eines Schlitzes 2, so beträgt die Phasenverschiebung 90°. Die genaue Einstellung
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des Abstands b wird jedoch nicht durch Vermessen, sondern mit Hilfe eines Oszilloskopes vorgenommen.
Die um 90°. versetzten Signale werden z. B. einem Inkrementalzähler zugeführt, über den die jeweilige Position des Maschinenelementes erfaßbar ist.
Im übrigen weist Fig. 2 aus, daß die Schlitzbreite a der Stegbreite c entspricht, die Schlitze und Stege regelmäßig geformt sind und in einer gleichmäßigen Teilung angeordnet sind, wie es bei derartigen Impulsblenden, sogenannten Taktscheiben oder Taktbändern, üblich ist. Der einzelne Schlitz hat gerade Kanten. Er hat bei der Taktstation eines Matrixdruckers eine Breite a von ca. 0,3 mm und eine Höhe von etwa 2,5 bis 3,0 mm. Die Stegbreite c entspricht der Schlitzbreite. Auf dem Umfang einer Taktscheibe, wie sie in den Fig. 3 bis 5 enthalten ist, sind beispielsweise 200 Schlitze gleichmäßig verteilt.
Die beiden Empfänger 6, 7 haben beispielsweise einen Abstand von 1.5 mm zueinander und liegen, wie Fig. 2 zeigt, innerhalb eines Schlitzes 2, geringfügig, und zwar um den Abstand b in Bahnrichtung versetzt, übereinander, so daß der erste Empfänger 6 einen geringeren Abstand, nämlich den Abstand d von der nächsten Kante 13 hat, als es dem Abstand e des zweiten Empfängers 7 entspricht.
Fig. 3 zeigt eine Taktstation zum Erfassen einer Rotationsbewegung, wofür di Impulsblende 1 als Impulsscheibe ausgebildet ist. Fig. 4 zeigt die Einrichtung nach Fig. 3 in der Vorderansicht. Die Impulsblende 1 ist auf der Motorwelle eines Motors 15 über eine Nabe 31 befestigt und über eine Arretierschraube 32 gegen Verdrehen gegenüber der Motorwelle 14 gesichert.
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Am Motor 15 ist ein Rahmen 16 über Schrauben 17 befestigt. Am Rahmen 16 ist ein im wesentlichen U-förmiges Tragelement 11 angeordnet, zwischen dessen Schenkeln 18 und 19 die Impulsblende 1 eingetaucht ist. Abstandselemente 20 sichern den hierfür erforderlichen Abstand. An dem einen Schenkel 19 ist die Strahlungsquelle 4, am anderen Schenkel 18 der Trägerkörper 8 mit den beiden Empfängern 6, 7 befestigt. Der Trägerkörper 8 ist drehfest in eine Fassung 22 eingesetzt, wobei an die Fassung 22 ein einarmiger Stellhebel 23 angeschlossen ist. Der Stellhebel 23 weist in seinem freien Ende eine Kulisse 26 für einen Exzenter 25 an einem Stellbolzen 24 auf, der in dem Schenkel 18 drehbar und über einen Federring 37 in der eingestellten Drehposition gehalten ist.
In Verbindung mit Fig. 4 wird ersichtlich, daß die Impulsblende 1 mehrere konzentrische Bahnen 30, 30a, 30b aufweist, denen die Schlitze 2, 2a und 2b sowie die Stege 3, 3a und 3b zugeordnet sind. Die beiden Empfänger 6 und 7 sind auf die mittlere Bahn 30 eingestellt. Der erste Empfänger 6 ist dabei einer Spur 33, der zweite Empfänger 7 einer Spur 32 zugeordnet.
Soll auf die Abt stung beispielsweise der äußeren Bahn 30b umgestellt werden, so kann auf den zweiten Tragrahmen 16' mit Steckführungen 28' eine Abtasteinheit, die in Fig. 3 durch ein strichpunktiertes Recteck 27 angedeutet ist, aufgesteckt werden, die in ihrer Geometrie auf die äußere Bahn 30b eingerichtet ist. Die in den Fig. 3 und 4 eingezeichnete Abtasteinheit, die in Steckführungen 29 passende Steckelemente 35 am Schenkel 18 aufweist, kann, wenn sie nicht mehr gebraucht wird, abgezogen werden. Hierfür eignet sich besonders, wie beschrieben, eine Steckverbindung 34.
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Schrauben 29 dienen der Verbindung der beiden Schenkel 18 und 19.
Die Abtasteinheit ist in Fig. 5 in einer Explosionszeichnung dargestellt. Der Schenkel 19 hat Steckanschlüsse 39 für die Strahlungsquelle 4, zu der Stromzuführungen 36 führen. Der Schenkel 18 hat eine Öffnung 45 für den Durchtritt der Strahlen.
Der Trägerkörper 8 mit den beiden Empfängern 6 und 7 ist über seine vier Anschlüsse 42, die an ein in Fig. 1 dargestelltes mehradriges Kabel 9 angeschlossen sind, in entsprechende Stecköffnungen 43 des plattenförmig ausgebildeten Stellhebels 23 eingesteckt. Über den Trägerkörper wird die Fassung 22 gestülpt und ebenfalls über eine Steckverbundung mit dem Stellhebel 23 verbunden. Zu dieser Steckverbindung gehören Steckstifte 40 an der Fassung 22 und Stecköffnungen 41 im Stellhebel 23. Die Fassung 22 trägt auch die Schlitzblende 21.
Im Stellhebel 23 ist eine Kulisse 26 für den Exzenter 25 am Stellbolzen 24 vorgesehen. Der Stellbolzen 24 ist über einen Sprengring 38 axial gesichert. Zum Verdrehen des Stellbolzens 2L\ wird ein Schraubenzieher benutzt, den man durch eine Öffnung 44 im Schenkel 19 stekcen kann.
In den Figuren nicht dargestellt sind die sich an die Taktstation anschließenden, dem Fachmann geläufigen elektronischen Einrichtungen, mit deren Hilfe die Primärimpulse bzw. SpannungsSchwankungen in Inkrementalschwingungen umgewandelt werden.
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Claims (7)

PATENTAN WALTSBURO BERLIN MÜNCHEN 30Η821 PATENTANWÄLTE DlPL-ING. W. MEISSNER DIPL-ING. P. E. MEISSNER DIPL-ING. H.-J. PRESTING Zunclnssono Vortrotor vor dom Europäischen Patentamt Profossiorml Roprosentntivor. boforu tho E uroponn Patonl Office Ihr Zeichen Ihr Schreiben vom Unsere Zeichen Pr/Ka/20746 HERBERTSTR. 22, 1000 BERLIN 33 15.04.1980 Mannesmann AG Mannesmannufer 2 4000 Düsseldorf 1 Taktstation zum Erzeugen von Impulsfolgen für das Erfassen von Position, Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung eines Maschinenelementes, insbesondere für einen Matrixdrucker Patentansprüche
1. Taktstation zum Erzeugen von Impulsfolgen für das Erfassen von Position, Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung eines Maschinenelementes, insbesondere für einen Matrixdrucker mit einer Impulsblende, die eine Vielzahl von gleichmäßig auf eine stetig verlaufende Bahn verteilte nebeneinanderliegende strahlungsdurchlässige Schlitze, die durch strahlungsundurchlässige Stege voneinander
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* Zweigstelle (§ 28 PaO) TELEX: TELEGRAMM: TELEFON: BANKKONTO: POSTSCHECKKONTO: München: 1 - 856 44 INVENTION BERLIN BERLINER BANK AG. W. MEISSNER, BLN-W ST. ANNASTR. 11
80Q0 MÖNCHEN 22
inven d BERLIN 030/891 60 37
030/892 23 82 "
BERLIN 31
3695716000
122 82 - 109
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getrennt sind, aufweist, mit mindestens einer auf die Bahn gerichtete Strahlungsquelle diesseits der Impuls-"blende, mit zwei in Bahnrichtung im Abstand zueinander auf die zugeordnete Strahlungsquelle gerichtete, auf die Strahlung ansprechende, je einen Impuls auslösende Empfänger jenseits der Impulsblende, mit einer Einrichtung zum Festlegen des Abstands der beiden Empfänger zueinander in Bandrichtung und wobei die Impulsblende einerseits und mindestens die Empfänger andererseits durch das Maschinenelement in Bahnrichtung relativ zueinander bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Empfänger (6, 7) in einem gemeinsamen Trägerkörper (8) befestigt sind und daß der Trägerkörper (8) um eine senkrecht zur Impulsblendenebene angeordnete Achse drehbar ist.
2. Taktstation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der absolute Abstand der beiden Empfänger (6, 7) zueinander kleiner ist als die Höhe (h) der Schlitze (2), daß die beiden Empfänger (6, 7) zwei verschiedenen Spuren (32, 33) der Bahn (30) zugeordnet sind, und daß die Drehachse des Trägerkörpers (8) zwischen den beiden Empfängern (6, 7) liegt.
3. Taktstation nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Empfänger (6, 7) durch ein und denselben Schlitz (2) wie auch durch ein und denselben Steg (3) abdeckbar sind und dabei der Abstand (d) des ersten Empfängers (6) von einer benachbarten Kante (13) dieses Schlitzes (2) oder dieses Stegs (3) kleiner ist als der entsprechende Abstand (e) des zweiten Empfängers (7).
4. Taktstation nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
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daß der Abstand der Empfänger (6, 7) zueinander - in Bahnrichtung gemessen - auf ein Maß (b) einstellbar ist, das halb so groß ist wie die Breite (a) der Schlitze (2).
5. Taktstation nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Empfangsbreite jedes Empfängers durch eine zwischen dem Empfänger und der Impulsblende angeordnete Schlitzblende eingeengt ist, dadurch gekennzeichnet, daß für beide Empfänger (6, 7) eine einzige Schlitzblende (21) vorgesehen ist und daß die Schlitzblende (21) mit dem Trägerkörper (8) drehbar ist.
6. Taktstation nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einer an das Maschinenelement angeschlossenen Impulsblende in Form einer Scheibe, bei der die Schlitze und Stege auf einer kreisförmigen geschlossenen Bahn liegen und mit an ortsfesten Rahmen des Maschinenteils befestigten Empfängern, dadurch gekennzeichnet, daß am Rahmen (16) ein im wesentlichen U-förmiges Tragelement (11) befestigt ist, zwischen dessen Schenkeln (18, 19) die Impulsblende (1) eingetaucht ist, daß an einem Schenkel (19) die Strahlungsquelle (4) am anderen Schenkel (18) der Trägerkörper (8) mit den beiden Empfängern (6, 7) befestigt ist, daß am Trägerkörper (8) oder einer der Trägerkörper (8) drehbar im Schenkel (18) haltenden Fassung (22) ein einarmiger Stellhebel (23) befestigt ist, daß im Bereich des freien Helaelendes im Stellhebel (23) eine Kulisse (26) der Exzenter (25) eines im Schenkel (18) gelagerten verdrehbaren Stellbolzens (24) eingesetzt ist.
7. Taktscheibe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragelement (11) mit dem Rahmen (16) über eine Steckverbindung (34) lösbar verbunden ist.
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