DE3527546A1 - - Google Patents

Description

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Die Teilscheibe mit ihrer Inkrementalteilung und der jekts 7 sind somit die beiden Wellen 6 und 11 miteinan-Referenzmarke wird in herkömmlicher Weise von einer der verbunden, so daß die Relativlage der beiden zu ebenfalls nicht dargestellten Abtasteinrichtung abgeta- messenden Objekte durch die Winkelmeßeinrichtung 1 stet. Diese Vorgänge sind aus der Literatur hinreichend exakt ermittelt werden kann.

bekannt, so daß sich hier jede weitere Erörterung er- 5 Um zur Messung der Relativlage der beiden Objekte übrigt. Üblicherweise ist ein Drehgeber an einem Ma- eine bestimmte Bezugsposition zu gewinnen, wird vor schinen-Bauteil angeflanscht, und an seiner Drehgeber- Beginn einer neuen Messung das zu messende Objekt 7 welle ist mittels einer drehsteifen Kupplung das andere solange verdreht, bis eine Referenzmarke abgetastet Maschinen-Bauteil befestigt. Bei Relativbewegungen wird. Bei dieser Bezugsposition wird der Zähler auf den zwischen den Maschinen-Bauteilen wird die Welle ge- 10 Wert »Null« oder auf einen anderen, vorher festgeleggenüber dem Gehäuse und der darin befindlichen Ab- ten oder durch ein Programm bestimmten Zahlenwert tasteinrichtung verdreht, die Messung der Relativbewe- gesetzt.

gung erfolgt Wenn nun während eines Bearbeitungsvorganges

Der Drehgeber 1 gemäß F i g. 1 weist demgegenüber und damit einer Messung eine Störung, etwa infolge eine Kupplungsvorrichtung 2 auf, die an dem Befesti- 15 einer Stromunterbrechung, auftritt, so wird der Arbeitsgungsflansch 3 des Drehgebers 1 angebracht ist Das gang und damit auch die Messung des drehbaren Ob-Gehäuse 4 der Kupplungsvorrichtung 2 nimmt einen jekts 7 unterbrochen. Bei Stromunterbrechung sind der Elektromotor 5 auf, der parallel zur Achse der Drehge- beim Auftreten der Störung vorhandene Meßwert und berwelle 6 angeflanscht ist Zwischen der Drehgeber- damit auch die Bezugsposition verlorengegangen. Da welle 6, an der die nicht dargestellte Teilscheibe mit der 20 jedoch beim Auftreten des Störungsfalls das zu messen-Referenzmarke fest angebracht ist, und dem Maschi- de Objekt 7 in Form eines Greifers des Industrierobonen-Bauteil, dessen Relativbewegung gemessen werden ters in der Regel gerade im Eingriff ist, kann das Objekt soll, sind die Einzelteile der Mitnehmerkupplung 8 ange- 7 nicht, wie vor Beginn des Arbeitsvorganges und der ordnet Die Mitnehmerkupplung 8 ist an sich bekannt Messung, solange verdreht werden, bis die Abtastemund besteht aus einer Anschlußnabe 9, die auf der Dreh- 25 heit die ursprüngliche Referenzmarke abtastet
geberwelle 6 befestigt ist, und aus einer zweiten An- Zum Reproduzieren der Bezugsposition wird bei still-

schlußnabe 10, die auf einer zweiten Welle 11, die dem stehender Welle 11 der Antriebsmotor 5 eingeschaltet Maschinen-Bauteil 7 zugeordnet ist, befestigt ist sowie Wie aus F i g. 2 ersichtlich ist weist der Antriebsmo-

aus einer Ringscheibe 12. An der Peripherie der beiden tor 5 ein Getriebe 17 auf, das eine Schwinge 18 beinhal-Anschlußnaben 9 und 10 ragen jeweils drei um 120° 30 tet Durch Reibung zwischen der Motorwelle 19 und der zueinander versetzte Anschläge 13 bzw. 14 in radialer Schwinge 18 wird nach dem Einschalten des Antriebs-Richtung heraus. Zwischen den beiden Anschlußnaben 9 motors 5 ein von der Schwinge 18 getragenes Zwischen- und 10 ist die Ringscheibe 12 angeordnet, die an ihrer ritzel 20 in ein Zahnrad 21 eingekuppelt das zwischen Peripherie drei um 120° zueinander versetzte Bolzen 15 der Teilscheibe und der Anschlußnabe 9 fest auf der aufweist, die in axialer Richtung aus Bohrungen beidsei- 35 Drehgeberweüe 6 angeordnet ist Nach dem Einkuppeln tig der Ringscheibe 12 herausragen und mit den An- des Zwischenritzels 20 in das Zahnrad 21 wird durch den schlagen 13 bzw. 14 der Anschlußnaben 9 bzw. 10 bei Antriebsmotor 5 die Teilscheibe über die Drehgebereiner Drehung der Wellen 6 und 11 in Kontakt stehen. welle 6 gegen das Moment der Spiralfeder 16 soweit Die Ringscheibe 12 besitzt keine eigene Lagerung und verdreht, bis die Referenzmarke von der Abtasteinrichist aufgrund der symmetrischen Anordnung der Bolzen 40 tung abgetastet und daraus ein Referenzimpuls abgelei-15 bei der Drehung der Wellen 6 und 11 selbstzentrie- tet wird. Durch diesen Referenzimpuls, der die Bezugsrend und übt auf die nicht dargestellten Lager der WeI- position repräsentiert, ist die Ausgangslage wieder herlen 6 und 11 keine Querkraft aus. gestellt und der Eichvorgang kann beendet werden. Nä-

Die Mitnehmerkupplung 8 nimmt bei einer vorgege- here Einzelheiten sollen hier nicht erörtert werden, da benen Drehrichtung des drehbaren Objekts 7 und damit 45 sie aus der einschlägigen Literatur hinreichend bekannt der Welle 11 über die miteinander in Kontakt stehenden sind.

Bolzen 15 der Ringscheibe 12 und Anschläge 13 und 14 Nach dem Überfahren der Referenzmarke wird der

der Anschlußnaben 9 und 10 die Welle 6 der Teilscheibe Antriebsmotor 5 abgeschaltet und läuft durch das Momit. Bei einer Umkehrung der vorgegebenen Drehrich- ment der gespannten Feder 16 in entgegengesetzter tung der Welle 11 würde die Welle 6 nicht mehr mitge- 50 Richtung, wodurch sich auch die Drehgeberwelle 6 mit nommen, da die Bolzen 15 der Ringscheibe 12 und die der Teilscheibe in die Ausgangsposition vor der Eichung Anschläge 14 der Anschlußnabe 10 außer Kontakt gera- zurückbewegt, bis die Anschläge 13,14 der Anschlußnaten würden. Um auch bei dieser umgekehrten Drehrich- ben 9,10 gegen die Bolzen 15 anstoßen. Der abgeschaltung der Welle 11 einen Kontakt zwischen den Bolzen tete Antriebsmotor 5 kann dabei zur Dämpfung der 15 der Ringscheibe 12 und den Anschlägen 13, 14 der 55 Rückdrehbewegungen mitlaufen und die Schwinge 18 Anschlußnaben 9,10 zu gewährleisten, ist am freien En- kuppelt aufgrund der Trägheit des Motors 5 beim Ande der Drehgeberwelle 6 eine Spiralfeder 16 eingehängt, stoß der Anschläge 13, 14 an die Bolzen 15 das Zwideren anderes Ende in der Anschlußnabe 10 verankert schenritzel 20 und damit den Antriebsmotor 5 aus.
ist. Die Spiralfeder 16 ist so vorgespannt, daß die An- Es versteht sich, daß der Antriebsmotor 5 nach Erzeu-

schläge 13,14 der Anschlußnaben 9,10 ständig an dem eo gen des Referenzimpulses auch umgepolt werden kann, Bolzen 15 anliegen und so in jedem Fall die Mitnahme und die Spiralfeder 16 beim Rückdrehen unterstützt der Drehgeberwelle 6 — also unabhängig von der Be- Auch in diesem Fall kann sich die Teilscheibe des Drehwegungsrichtung der Welle 11 — gewährleistet ist gebers 1 mit der Mitnehmerkupplung 8 wieder frei dre-Durch das Moment der Spiralfeder 16 wird sozusagen hen, sobald sich das Zwischenritzel 20 aus der Verzahdie Drehgeberwelle 6 der Drehung des Maschinen-Bau- 65 nung des Zahnrades 21 herausgehoben hat
teiles 7 auch in der Bewegungsrichtung nachgeführt, in Sobald sich die Teilscheibe wieder vom Getriebe 17

der die Mitnehmerkupplung nicht formschlüssig arbei- gelöst hat, ist die Bezugsposition wieder gewonnen, und tet. In beiden Drehrichtungen des zu messenden Ob- der unterbrochene Arbeitsvorgang kann fortgesetzt

werden.

In Fig.3 ist eine Einrichtung dargestellt, in der die Mitnehmerkupplung 83 so ausgebildet ist, daß Drehwinkel über 360° hinaus möglich sind.

Die Mitnehmerkupplung 8 gemäß F i g. 1 weist jeweils um 120° zueinander versetzte Bolzen 15 und Anschläge 13, 14 auf, somit ist eine Relativdrehung der Welle 6 bezüglich der Welle 11 beim Reproduzieren der Bezugsposition nur innerhalb eines Winkels < 240° möglich. Daher sind auf der Teilscheibe zum Reproduzieren einer verlorengegangenen Bezugsposition mindestens zwei Referenzmarken erforderlich, die zur gegenseitigen Unterscheidung einer Codierung in Form von Codemarken bedürfen, wie sie beispielsweise in der DE-PS 29 52 106 beschrieben sind.

Um zum Reproduzieren einer verlorengegangenen Bezugsposition mit nur einer Referenzmarke auf der Teilscheibe auskommen zu können, die dann keiner Codierung mehr bedarf, wird eine Mitnehmerkupplung 83 gemäß Fig.3 vorgeschlagen, die eine Relativdrehung der Welle 63 bezüglich der Welle 113 über einen Winkel von 360° hinaus ermöglicht.

Eine derartige Ausführung der Mitnehmerkupplung 83 ist in der DE-OS 33 40 866 ausführlich beschrieben und unter konstruktiver Anpassung an die erfindungsgemäße Vorrichtung auch hier vorteilhaft einsetzbar.

Der Kraftschluß innerhalb der Mitnehmerkupplung 8 oder 83 könnte statt durch eine Spiralfeder 16 auch durch Magnete oder federnde Schnappverbindungen erzeugt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

1 2 renzmarke auf einer Weile in einem Gehäuse gelagert Patentansprüche: und über eine Mitnehmerkupplung und über eine im Gehäuse gelagerte Weile mit einem der Objekte ver-

1. Vorrichtung zum Verbinden einer Positions- bunden; die Mitnehmerkupplung wirkt in nur einer meßeinrichtung mit zwei relativ zueinander beweg- 5 Drehrichtung des drehbaren Objektes. Um die Teillichen Objekten, bei der die Maßverkörperung der scheibe auch in der anderen Drehrichtung mit dem Ob-Positionsmeßeinrichtung mit einem der zu messen- jekt zu verbinden, ist die Welle über eine Rutschkuppden Objekte zum Zwecke der Eichung mittels einer lung mit einem in umgekehrter Drehrichtung wirkenden mehrteiligen Mitnehmerkupplung abkoppelbar ver- Motor verbunden. Zum Abtasten der Teilscheibe ist eibunden ist, wobei die Mitnehmerkupplung in einer io ne im Gehäuse befestigte Abtasteinheit vorgesehen. Bewegungsrichtung des einen zu messenden Objek- Zum Reproduzieren einer Bezugsposition nach untertes formschlüssig und in der anderen Bewegungs- brochener Messung infolge einer Störung wird die Teilrichtung kraftschlüssig arbeitet, dadurch ge- scheibe von dem umgepolten Motor bei stillstehender kennzeichnet, daß der Kraftschluß innerhalb Welle bis zum Überfahren der Referenzmarke verdreht der Mitnehmerkupplung (8) vorzugsweise durch ei- 15 und anschließend in die Momentanposition der stillstene Spiralfeder (16) erzeugt wird, und daß ein Antrieb henden Welle beim Auftreten der Störung zurückge-(5) vorgesehen ist, der im Falle der Eichung maßver- stellt; der Drehwinkel von der Referenzmarke bis zur körperungsseitig an der Mitnehmerkupplung (8) an- Momentanposition wird zur Wiedergewinnung des bei greift, die Maßverkörperung gegen das den Kraft- der Störung verlorengegangenen Meßwertes ermittelt. Schluß bewirkende Moment zumindest bis zu einem 20 Diese und die anderen aus dem Stand der Technik Referenzpunkt verstellt, und der Maßverkörperung bekannten Positionsmeßeinrichtungen, die zum Eichen nach Oberfahren des Referenzpunktes die Rückkehr der Meßeinrichtung auch bei stillstehenden Meßobjekin die Ausgangslage ermöglicht ten geeignet sind, erfordern gegenüber herkömmlichen

Z Vorrichtung nach Anspruch !,dadurch gekenn- einfachen Positionsmeßeinrichtungen einen erhöhten zeichnet, daß der Antrieb (5) ein Elektromotor mit 25 konstruktiven und fertigungstechnischen Aufwand. Getriebe (17) ist, dessen Zwischenritzel (20) nach Ein Anbieter von Positionsmeßeinrichtungen muß

dem Einschalten des Elektromotors (5) selbsttätig in demgemäß die aufwendigen, im vorbeschriebenen Sinein Zahnrad (21) an der Mitnehmerkupplung (8) ein- ne eichfähigen Positionsmeßeinrichtungen neben den kuppelt normalen serienmäßigen Geräten, z. B. standardisierten

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 30 inkrementalen Drehgebern, anbieten können. Diese zeichnet, daß der Antrieb ein Zwischenrad aufweist, vermehrte Typenvielfalt wirkt sich betriebswirtschaftdas nach dem Einschalten selbsttätig an ein Reibrad lieh negativ aus.

an der Mitnehmerkupplung ankuppelt Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine

Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe Standard-Posi-

35 tionsmeßeinrichtungen so mit den zu messenden Objekten zu verbinden sind, daß mit ihnen die vorbeschriebenen Eichvorgänge bei stillstehenden Maschinen-Bautei-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum len durchgeführt werden können.

Verbinden einer Positionsmeßeinrichtung mit zwei rela- Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gelöst, die

tiv zueinander beweglichen Objekten gemäß dem Ober- 40 die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist begriff des Anspruchs 1. Die besonderen Vorteile der Erfindung liegen darin,

Aus dem Stand der Technik ist es hinlänglich bekannt, daß bei Verwendung voe Standard-Drehgebern mit Redie relative Position zweier Objekte — wie Bett und ferenzimpuls eine Eichung im vorbeschriebenen Sinne Schlitten einer Werkzeugmaschine — mit Hilfe von Po- auch bei Maschinen-Bauteilen möglich ist, die momensitionsmeßeinrichtungen zu messen. Auch bei Handha- 45 tan keine Relativbewegung zueinander ausführen könbungsautomaten, sogenannten Industrierobotern, wer- nen. Ferner ist bei der Erfindung von Vorteil, daß der den die Bewegungen mit Positionsmeßeinrichtungen, im Antriebsmotor nicht — wie beim Stand der Technik — allgemeinen Drehgebern, ermittelt Üblicherweise wird dauernd eingeschaltet sein muß, sondern nur beim NuI-zur Messung der Relativbewegungen eine Maßverkör- lungsvorgang an der Mitnehmerkupplung angreift perung an einem der Objekte befestigt und an dem 50 Beim normalen Meßbetrieb ist er außer Eingriff. Das zweiten Objekt wird eine Abtasteinrichtung installiert, erhöht die Lebensdauer des Motors, die sonst naturgedie bei Relativbewegungen zwischen den Objekten die maß wesentlich geringer ist als die des Drehgebers. Fer-Maßverkörperung abtastet, so daß die jeweilige Posi- ner wird nicht ständig ein Moment auf das zu messende tion ermittelt und angezeigt werden kann. Zum Schutz Objekt übertragen, wie das bei einer Positionsmeßeingegen schädliche Einflüsse der Umgebung sind die ge- 55 richtung, bei der ein Antriebsmotor mit Rutschkupplung nannten Bauelemente der Positionsmeßeinrichtung mit integraler Bestandteil der Einrichtung ist, der Fall ist Gehäusen versehen, die an den genannten Objekten be- Mit Hilfe eines Ausführungsbeispiels soll die Erfin-

festigtsind. dung anhand der Zeichnungen noch näher erläutert

Wenn die Positionsmeßeinrichtungen inkremental ar- werden.
beiten, müssen sie vor Inbetriebnahme und nach Be- 60 Es zeigt

triebsunterbrechungen mit Hilfe von Referenzpunkten Fig. ί einen Drehgeber mit angeflanschter Kuppgeeicht werden. Derartige Eichvorgänge sind in einer IungsvorrichtungimTeilschiiitt; Anzahl von Patentanmeldungen, beispielsweise in der Fi g. 2 einen Schnitt durch die Kupplungsvorrichtung

DE-OS 3311 203 beschrieben. Eine besondere Ausfüh- gemäß F i g. 1 entlang der Schnittlinie IWI; rungsfonn ist in der DE-OS 33 40 866 beschrieben. Bei 65 Fi g. 3 eine Variante einer Mitnehmerkupplung, der dort beschriebenen Meßeinrichtung zur Messung Ein in Fig. 1 abgefoädeter Standard-Drehgeber 1 mit

der Relativlage zweier Objekte ist eine Teilscheibe mit einer in seinem Innern befindlichen Teilscheibe (nicht einer Inkrementalteilung und wenigstens einer Refe- dargestellt) weist wenigstens eine Referenzmarke auf.