DE3406336C2 - - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft einen Positionsgeber, insbesondere
einen Endlagengeber, für - vorzugsweise motorisch -
verstellbare Teile, insbesondere von Maschinen bzw.
Werkzeugmaschinen, mit einem von dem Stellmotor bzw.
-antrieb oder dem verstellbaren Teil angetriebenen,
analog zu den Bewegungen dieses verstellbaren Teiles
beweglichen Geberteil.
An Werkzeugmaschinen müssen Endlagen oder Positionen
von Werkstück- oder Werkzeugträgern genau eingestellt
und festgehalten werden können. Zur Überwachung der
jeweils einzustellenden Lage ist es bekannt, wegabhängige
Schalter bzw. Endlagenschalter unmittelbar mit dem Werk
zeug- oder Werkstückträger zusammenwirken zu lassen.
Die genannten Schalter sind jedoch außerordentlich
aufwendig, da sowohl die Herstellung der Schalter als
auch ihre Montage mit vergleichsweise hohen Kosten ver
bunden sind.
Darüber hinaus ist es bekannt, das einzustellende Maschinen
teil oder dessen Stellantrieb bzw. -motor mit einem Posi
tionsgeber zu koppeln, derart, daß ein bewegliches Geber
teil eine zum verstellbaren Maschinenteil analoge Bewegung
ausführt. Als entsprechendes Geberteil kann beispielsweise
ein Zeigerelement dienen, welches mit Markierungen einer
zugeordneten Skala zusammenwirkt. Derartige Anordnungen
sind jedoch ebenfalls relativ kostenaufwendig, weil der
Übertragungsmechanismus zwischen dem Stellantrieb bzw.
-motor oder dem zu verstellenden Maschinenteil und dem
Geberteil hohe Präzision aufweisen muß.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Positionsgeber zu
schaffen, welcher höchste Präzision mit außerordent
licher Preiswürdigkeit verbindet.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Geberteil
einerseits antriebsmäßig durch Kraftschluß mit einem
Übertragungselement, welches mit dem Stellmotor bzw.
-antrieb oder dem verstellbaren Maschinenteil zwangs
gekoppelt ist, und andererseits schlupffrei bzw. form
schlüssig mit einem Spiel aufweisenden Untersetzungs
getriebe gekoppelt ist, welches seinerseits mit dem
Übertragungselement schlupffrei bzw. formschlüssig
gekoppelt ist und dem Geberteil nur eine gegenüber dem
Übertragungselement verminderte Geschwindigkeit erlaubt.
Wird das einzustellende Maschinenteil bei einer derartigen
Anordnung beispielsweise in der einen Richtung zur Errei
chung einer Endlage od.dgl. verschoben, so sucht das
Übertragungselement das mit ihm kraftschlüssig gekoppelte
Geberteil mit höherer Geschwindigkeit anzutreiben, als sie
vom Untersetzungsgetriebe zugelassen wird. Somit wird das
Geberteil vom Untersetzungsgetriebe gegenüber der Bewegung
des Ubertragungselementes zurückgehalten, d.h. das Über
tragungselement eilt dem Geberteil unter Überwindung eines
durch die Stärke des Kraftschlusses vorgegebenen Wider
standes voraus. Dies ist gleichbedeutend damit, daß die
Elemente des Untersetzungsgetriebes dauernd mit Spannung
aneinanderliegen und dementsprechend spielfrei arbeiten.
Wenn nun das einzustellende Maschinenteil nach Erreichen
seiner vorgegebenen Endlage bzw. Position in eine Rich
tung auszuwandern sucht, die der Bewegungsrichtung bei
der vorangehenden Einstellung entgegengesetzt ist, so
kann das Übertragungselement das Geberteil auf einer
begrenzten Wegstrecke, welche durch das Spiel des Unter
setzungsgetriebes vorgegeben ist, mit unverminderter
Geschwindigkeit mitnehmen. Dies bedeutet, daß das Geber
teil eine nach Einstellung des verstellbaren Maschinen
teiles erfolgende Lageänderung desselben durch eine
verstärkte Bewegung und damit mit höchster Genauigkeit
anzeigt.
Der besondere Vorzug der Erfindung ist darin zu sehen,
daß gerade preisgünstige Untersetzungsgetriebe mit ver
gleichsweise großem Spiel hinsichtlich der Funktion des
erfindungsgemäßen Positionsgebers vorteilhaft sind, weil
hier Änderungen der eingestellten Lage des Maschinenteiles
besonders deutlich angezeigt werden können.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
ist das Geberteil auf einer vom Stellmotor bzw. -antrieb
angetriebenen Welle - diese kann beispielsweise in bekann
ter Weise zum Antrieb einer das einzustellende Maschinen
teil verstellenden Spindel dienen, mit dem das einzu
stellende Maschinenteil in grundsätzlich bekannter Weise
spielfrei zusammenwirkt - kraftschlüssig sowie relativ
zur Welle gegen Widerstand verdrehbar angeordnet und
mittels einer Verzahnung bzw. eines mit ihm drehfest ver
bundenen Zahnrades über ein als Übersetzungsgetriebe ange
ordnetes spielbehaftetes Zahnradgetriebe mit einem auf der
Welle drehfest angeordneten Zahnrad zwangsgekoppelt.
Eine entsprechende Anordnung läßt sich mit geringstem
Aufwand verwirklichen.
Im übrigen wird bezüglich der Merkmale bevorzugter Aus
führungsformen auf die Unteransprüche verwiesen.
Nachfolgend wird ein besonders bevorzugtes Ausführungs
beispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert.
Dabei zeigt die einzige Figur in teilweise schematisier
ter Form einen Stellantrieb, welcher zur Verschiebung
eines Maschinenteiles dient und mit einem Positionsgeber
entsprechend der Erfindung zusammenwirkt.
Ein Stellmotor 1 treibt mittels einer Welle 2 eine
damit formschlüssig und spielfrei verbundene Spindel 3
an, welche in spielfreier Weise mit einem verstellbaren
Maschinenteil 4, z.B. einem Schlitten od.dgl., zusammen
wirkt und dasselbe je nach Drehrichtung entsprechend dem
Doppelpfeil P in der einen oder anderen Richtung verstellt.
Auf der Welle 2 ist ein Zahnritzel 5 angeordnet und mit
der Welle 2 drehfest verbunden. Dieses Zahnritzel 5 treibt
ein Zahnradpaar 6 an, welches auf einer Achse 7 drehgela
gert ist und aus den miteinander drehfest verbundenen
Zahnrädern 6′ und 6′′ besteht. Dabei steht das größere
Zahnrad 6′ mit dem Zahnritzel 5 in Eingriff, während das
kleinere Zahnrad 6′′ mit dem größeren Zahnrad 8′ eines
ähnlichen Zahnradpaares 8 kämmt, welches auf der Welle 2
drehgelagert ist (und dementsprechend gegenüber der
Welle 2 beliebig verdreht werden kann). Das mit dem
Zahnrad 8′ drehfest verbundene kleinere Zahnrad 8′′ des
Zahnradpaares 8 steht wiederum in Eingriff mit dem größe
ren Zahnrad 9′ eines weiteren auf der Achse 7 drehgelager
ten Zahnradpaares 9. Das mit dem Zahnrad 9′ drehfest ver
bundene kleinere Zahnrad 9′′ des Zahnradpaares 9 kämmt mit
einem Zahnrad 10, welches als Teil eines mit ihm drehfest
verbundenen und auf der Welle 2 gelagerten Rades 11 ange
ordnet ist. Das Rad 11 ist mittels eines Simmerringes 12
mit der Welle 2 kraftschlüssig gekoppelt, d.h. die Welle 2
sucht das Rad 11 mittels des als Kupplung wirkenden Simmer
ringes 12 in der jeweiligen Drehrichtung mitzunehmen.
Auf dem Rad 11 ist eine Kodierscheibe 13 mit Schlitzen
od.dgl. Aussparungen 14 angeordnet, die mit einer
Lichtschrankenanordnung 15 zusammenwirken und den Weg
eines Lichtstrahles 16 von einem Emitter 15′ zu einem
Empfänger 15′′ bei entsprechender Stellung der Kodier
scheibe 13 freigeben.
Die dargestellte Anordnung arbeitet in der folgenden
Weise:
Die Aussparung bzw. die Aussparungen 14 an der Kodier
scheibe 13 entsprechen einzustellenden Lagen des Maschi
nenteiles 4. Um nun eine derartige Lage zu erreichen,
möge das Maschinenteil 4 beispielsweise in der Zeichnung
nach rechts geschoben werden; mit entsprechender Dreh
richtung wird dazu die Spindel 3 mittels der Welle 2
angetrieben. Gleichzeitig sucht die Welle 2 das Rad 11
bzw. die daran angeordnete Kodierscheibe 13 mitzudrehen,
da das Rad 11 und die Welle 2 über den Simmerring 12
kraftschlüssig gekoppelt sind. Jedoch verhindert das
Untersetzungsgetriebe, welches durch das Zahnritzel 5,
die Zahnradpaare 6, 8 und 9 sowie das Zahnrad 10 gebildet
wird, daß sich das Rad 11 mit gleicher Drehgeschwindigkeit
wie die Welle 2 drehen kann. Vielmehr wird das Verhältnis
der Drehgeschwindigkeiten von Welle 2 und Rad 11 durch
das Übersetzungsverhältnis des genannten Übersetzungs
getriebes vorgegeben.
Aufgrund der kraftschlüssigen Kopplung zwischen Welle 2
und Rad 11 liegen alle Zahnräder des Übersetzungsgetrie
bes unter Spannung aneinander an, so daß keinerlei Spiel
auftreten kann, solange die Welle 2 ihre Drehrichtung im
Sinne einer Verschiebung des Maschinenteiles 4 nach rechts
beibehält.
Sobald die Kodierscheibe 13 mittels einer entsprechenden
Aussparung 14 den Lichtstrahl 16 der Lichtschrankenanord
nung 15 freigibt, hat das Maschinenteil 4 die zugeordnete
Stellung erreicht. Dementsprechend wird der Stellmotor 1
in bekannter Weise stillgesetzt.
Sollte nun das Maschinenteil 4 - im Beispiel einer Werk
zeugmaschine ein das Werkstück tragender Schlitten -
nach links auszuweichen suchen - etwa weil im Beispiel
der Werkzeugmaschine auf das Werkstück mittels der
Werkzeuge entsprechend starke Kräfte ausgeübt werden -
so wird die mit dem Maschinenteil 4 spielfrei zusammen
wirkende Spindel 3 sowie die damit spielfrei verbundene
Welle 2 in entsprechender Drehrichtung verstellt, welche
der vorher bei der Einstellung des Maschinenteiles 4
vorliegenden Drehrichtung entgegengesetzt ist. Da das
Übersetzungsgetriebe spielbehaftet ist, kann die Welle 2
in der nunmehrigen Drehrichtung das Rad 11 und damit die
Kodierscheibe 13 um einen gewissen Winkel mit gegenüber
der Welle 2 unverminderter Drehgeschwindigkeit verstellen,
bis wiederum das Übersetzungsgetriebe den Lauf des Rades
11 bzw. der Kodierscheibe 13 hemmen kann.
Wenn also das Maschinenteil 4 aus der eingestellten
Lage auszuweichen sucht, erfährt die Kodierscheibe 13
eine sehr starke Lageänderung, d.h. es wird mit höchster
Genauigkeit angezeigt, wenn das Maschinenteil 4 die ein
gestellte Lage zu verlassen sucht.
Die Erfindung ist nicht auf eine Anordnung mit rotieren
den Teilen beschränkt. Eine sinngemäße Anordnung ist auch
möglich, wenn ein Teil der Elemente des Übertragungsgetrie
bes oder alle dessen Elemente und/oder die zur Verstellung
des Maschinenteiles 4 dienenden Elemente sowie das
analog verstellte Geberteil translatorische Bewegungen
ausführen. Im übrigen kann anstelle eines Zahnradgetrie
bes auch ein Hebelgetriebe od.dgl. angeordnet werden.
Außerdem kann das Geberteil 11, 13 auch dazu dienen,
ein nicht dargestelltes Potentiometer zu verstellen,
so daß eine zur Stellung des Geberteiles 11, 13
analoge Spannung abgreifbar ist.
Claims (7)
1. Positionsgeber, insbesondere Endlagengeber, für
- vorzugsweise motorisch - verstellbare Teile,
insbesondere von Maschinen bzw. Werkzeugmaschinen,
mit einem von dem Stellmotor bzw. -antrieb oder dem
verstellbaren Teil angetriebenen, analog zu den
Bewegungen dieses verstellbaren Teiles beweglichen
Geberteil,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Geberteil (13) einerseits antriebsmäßig
durch Kraftschluß mit einem Übertragungselement (2),
welches mit dem Stellmotor (1) bzw. -antrieb oder
dem verstellbaren Teil (4) zwangsgekoppelt ist,
und andererseits schlupffrei bzw. formschlüssig mit
einem spielbehafteten Untersetzungsgetriebe (5, 6, 8, 9, 10)
gekoppelt ist, welches seinerseits mit dem Übertragungs
element (2) schlupffrei bzw. formschlüssig gekoppelt
ist und dem Geberteil (13) nur eine
gegenüber dem Übertragungselement (Welle 2) vermin
derte Geschwindigkeit erlaubt.
2. Positionsgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Geberteil (13) auf einer vom
Stellmotor (1) angetriebenen Welle kraftschlüssig sowie
relativ zur Welle (2) gegen Widerstand verdrehbar ange
ordnet und mittels einer Verzahnung bzw. eines mit ihm
drehfest verbundenen Zahnrades (10) über ein als Über
setzungsgetriebe angeordnetes spielbehaftetes Zahnrad
getriebe (6, 8, 9) mit einem auf der Welle (2) drehfest
angeordneten Zahnrad (5) zwangsgekoppelt ist.
3. Positionsgeber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Geberteil (13) mittels seiner
Verzahnung bzw. seines Zahnrades (10) mit einem Zahn
rad (9′′) kleineren Durchmessers kämmt, welches mit
einem größeren Zahnrad (9′) drehfest verbunden ist,
und daß das größere Zahnrad (9′) mit dem auf der Welle
(2) drehfest angeordneten kleineren Zahnrad (5) kämmt.
4. Positionsgeber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Geberteil (13) mittels seiner
Verzahnung bzw. seines mit ihm drehfest verbundenen
Zahnrades (10) über mehrere auf einer Achse (7) sowie
der vom Stellmotor (1) angetriebenen Welle (2) drehge
lagerter Zahnradpaare (6, 8, 9), die jeweils aus einem
kleinen und einem damit drehfest verbundenen größeren
Zahnrad (6′′,6′ usw.) bestehen, mit dem auf der Welle (2)
des Stellmotors (1) drehfest angeordneten kleinen Zahn
rad (5) - mittelbar - in Eingriff steht.
5. Positionsgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß das Geberteil
(13) mittels Simmerringes (12) mit der vom
Stellmotor (1) angetriebenen Welle (2) kraftschlüssig
verbunden ist.
6. Positionsgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß als Geberteil eine Kodier
scheibe (13) angeordnet ist, die mit einer Lichtschran
kenanordnung (15) zusammenwirkt, deren Lichtstrahl (16)
in einer der einzustellenden Position bzw. Endlage des
Maschinenteiles (4) zugeordneten Stellung der Kodier
scheibe (13) eine darin angeordnete Aussparung (14)
durchsetzt.
7. Positionsgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß das Geberteil den Abgriff
eines Potentiometers trägt bzw. bildet.
Priority Applications (2)
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19843406336 DE3406336A1 (de) | 1984-02-22 | 1984-02-22 | Positionsgeber, insbesondere endlagengeber |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE3406336A1 DE3406336A1 (de) | 1985-08-22 |
DE3406336C2 true DE3406336C2 (de) | 1988-10-20 |
Family
ID=6228460
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19843406336 Granted DE3406336A1 (de) | 1984-02-22 | 1984-02-22 | Positionsgeber, insbesondere endlagengeber |
Country Status (2)
Country | Link |
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Families Citing this family (1)
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CN106525086A (zh) * | 2016-11-08 | 2017-03-22 | 莱芜钢铁集团电子有限公司 | 一种旋转编码器冗余检测的安装***及方法 |
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---|---|---|---|---|
IT1052772B (it) * | 1975-12-31 | 1981-07-20 | Olivetti C E C S P A | Dispositivo per rilevare la posizione angolare di un organo rotante..per esempio una testina di scrittura di una macchina per ufficio |
US4363026A (en) * | 1981-04-24 | 1982-12-07 | Otis Elevator Company | Position encoder update mechanism and method |
-
1984
- 1984-02-22 DE DE19843406336 patent/DE3406336A1/de active Granted
-
1987
- 1987-02-11 US US07/013,414 patent/US4707601A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
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US4707601A (en) | 1987-11-17 |
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Legal Events
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