CH409425A - Positioniereinrichtung, insbesondere für Bearbeitungsmaschinen - Google Patents

Description

      Positioniereinrichtnng,    insbesondere     für        Bearbeitungsmaschinen       Die Erfindung     betrifft    eine     Positionseinrichtung,     insbesondere für Bearbeitungsmaschinen, bei der das  zu positionierende Teil mit einem Antrieb und einer  kodierten, photoelektrisch ablesbaren Scheibe ver  bunden ist.  



  Es ist eine absolut arbeitende     Positioniereinrich-          tung    bekannt, bei der eine     Messspindel    parallel zur  Antriebsspindel des Maschinentisches angebracht ist.  Die     Messspindel    trägt eine     kodierte,    photoelektrisch       abtastbare    Scheibe und eine Mutter, welche als An  schlag ausgebildet ist. Am Maschinentisch ist ein  Endschalter angebracht, der bei     Auftreffen    auf den  Anschlag den Tischantrieb abschaltet.

   Die     Messspin-          del    treibt über Zahnradgetriebe weitere kodierte,       photoelektrisch        abbastbare    Scheiben an,-die die     Mess-          spindeldrehungen    anzeigen. Für jede Scheibe ist eine  optische     Abtasteinrichtung,    bestehend aus Lichtquelle,  Photodioden und Verstärker, erforderlich. Diese Bau  teile sind sehr empfindlich und verursachen hohe  Kosten.

   Ausserdem ist es nur mit erheblichem tech  nischem Aufwand möglich, das Spiel zwischen den  Zahnrädern des Übersetzungsgetriebes so klein zu  halten, dass die geforderten Genauigkeiten erreicht  werden. üblicherweise werden     dazu    gegenseitig ver  spannte Präzisionszahnräder verwendet, die in ein  gemeinsames Gegenrad bzw. eine Zahnstange greifen.

    Nachteilig ist, dass die     Positionierung    mit dieser Ein  richtung eine     Voreinstellung    der     Messspindel    und da  mit des Anschlages auf den neu     einzustellenden        Wert     erfordern, da die     Messspindel    aus Genauigkeitsgrün  den nicht gleichzeitig     zur    Tischverstellung herangezo  gen wird.

   Das Einfahren des     zu        positionierenden     Tisches ist erst nach Beendigung der     Voreinstellung     möglich, was einen     verhältnismässig    grossen Zeitauf  wand     erfordert.    Weiterhin ist eine     Positioniereinrich-          tung    bekannt, bei der eine kodierte Scheibe direkt    auf der     Vorschubspindel    des zu positionierenden Tei  les befestigt ist und die Lagen     innerhalb    einer Um  drehung absolut abliest.

   Um die Eindeutigkeit über  mehrere     Spindelumdrehungen,    das heisst über den ge  samten     Verstellbereich,    herzustellen, werden die Um  drehungen der     Vorschubspindel    getrennt gezählt. Bei  jeder vollen Umdrehung wird ein     Impuls    auf ein  Zählwerk gegeben, welches richtungsabhängig die       Impulse        elektrisch        addiert    bzw.

       subtrahiert.    Diese Ein  richtung ist     verhältnismässig    kompliziert und erhöht  die Unsicherheit der     Lagemessung    durch die unver  meidlich entstehenden     Fehlzählungen    infolge von       Fremdimpulsen    oder zu grossen Erschütterungen.  



  Die Erfindung     bezweckt,    eine     Positioniereinrich-          tung    zu schaffen, die bei gleicher Genauigkeit einfa  cher im Aufbau und     damit    robust und weniger stör  anfällig ist. Ausserdem     soll    das umständliche und zeit  raubende     Voreinstellen    des Anschlages entfallen.  



  Aufgabe der     Erfindung    ist es, für das absolute       Ablesesystem    der höheren Stellen einfache Bauele  mente zu verwenden.     Das,    zu positionierende Teil soll  dabei direkt auf den     eingestellten        Wert    anschlaglos  eingefahren werden können.  



  Erfindungsgemäss wird das dadurch erreicht, dass  die kodierte, photoelektrisch ablesbare Scheibe auf  einer     Messspindel    angeordnet ist, deren Steigung  einer Binärzahl entspricht. Die     Messspindel    steht über  eine nicht selbsthemmende Mutter mit dem zu posi  tionierenden Teil und einer daran befestigten     Ab-          tasbeinrichtung    in Verbindung. Am     Festteil    ist ein  von der     Abtasteinrichtung    über die genannte     Verstell-          länge        abtastbar        kodiertes        Lineal    befestigt.

   Die Feld  längen der kodierten Spur desselben     mit    den klein  sten     Intervallen    entsprechen dem durch eine volle  Umdrehung der     kodierten    Scheibe bewirkten     Ver-          stellweg    des zu positionierenden Teiles, so dass mit      der     kodierten    Scheibe die Bruchteile einer Teilung  des Lineals einstellbar     sind.     



  Vorzugsweise ist die Kodierung des Lineals in  Form von Erhöhungen auf der Oberfläche des Lineals  aufgebracht und mit Kontaktfühlern     abtastbar.    Die  nicht selbsthemmende Mutter ist zweckmässig als     Ku-          gelumlaufmutter    ausgebildet. Bei dieser Ausführung  besteht auch die Möglichkeit, die     Messspindel    gleich  zeitig als Antriebsspindel für das zu positionierende  Teil zu verwenden.  



  In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der  Erfindung dargestellt. Dabei zeigen:       Fig.    1 eine schematische Darstellung der     Positio-          niereinrichtung,          Fig.    2     einen    Querschnitt durch das kodierte Lineal.  Auf einem     Maschinenständer    1 ist ein Tisch 2  horizontal verschiebbar geführt. Parallel zur     Bewe-          gunsrichtung    des Tisches 2 sind eine Antriebsspindel  3 und eine     Messspindel    4 am Maschinenständer 1  axial     fixiert    und drehbar gelagert.

   Beide Spindeln  3; 4 stehen mit     Muttern.    5; 6 im     Eingriff,    die neben  einander und fest     zueinander    am Tisch 2     befestigt     sind. Die Mutter 6 ist als Kugelmutter ausgebildet.  Die Antriebsspindel 3 steht über vereinfacht darge  stellte Getriebeelemente 7; 8     mit    einem Antriebs  motor 9 in Verbindung. Auf der     Messspindel    4 mit  einer Steigung von 10,24 mm ist eine zehnspurige,  binär     kodierte    Scheibe 10 befestigt, die 1024 ables  bare Lagen     einnehmen    kann.

   Eine bekannte     Abtast-          einrichtung,    bestehend aus einer Lichtquelle 11, einem       Linsensystem    12 und mehreren     Photodioden    13, ist  über einen Verstärker an ein     Koinzidenzwerk    ange  schlossen (beide nicht dargestellt). Am Tisch 2 ist  ausserdem eine     Abtasteinrichtung    16     befestigt,    die  über ein parallel zur Bewegungsrichtung des Tisches  2 über die gesamte     Verstellänge    angebrachtes kodier  tes Lineal 17 ragt.

   Das Lineal 17 ist binär kodiert  und     besteht    aus einer     mit    mehreren parallelen     Längs,     nuten 18 versehenen Platte 19. In den Längsnuten  18 sind     Nutensteine    20 eingelassen, die über die  Oberfläche der Platte 19 herausstehen. Die Nuten  steine 20 in der Spur der     kleinsten    Intervalle ent  sprechen in ihrer Länge der Steigung der     Messspindel     4. In der jeweils     nächsthöheren    Spur, das heisst der       benachbarten    Längsnuten, sind die     Nutensteine    20  doppelt so lang und .so zueinander angeordnet, dass  ein Binärkode entsteht.

   Die     Abtasteinrichtung    16 des       kodierten    Lineals 17 besteht aus einer quer     mitAbstand     über die     Kodierspuren        kragendun    Kontaktleiste 21. Die  Kontaktleiste 21     trägt    zum Zwecke der sicheren     Abta-          stung    in jeder Spur zwei     Kontaktfühler    22, die mit ihren       Taststiften    die Oberfläche der     Nutensteine    20 bzw.  des Lineals 17     berühren    und dabei die Zustände   geöffnet  bzw.  geschlossen  einnehmen.

   Die Kon  taktfühler 22 sind über nicht dargestellte elektrische       Zwischenelemente    an das     Koinzidenzwerk    angeschlos  sen. Jede neu     einzustellende        Position    wird in ein  Speicherwerk eingegeben, wobei     gleichzeitig    die     Ver-          stelleinrichtung    festgelegt und im     Koinzidenzwerk        mit     der von der kodierten Scheibe 10 und mit dem ko-         dierten    Lineal 17 abgelesenen Tischposition ver  glichen wird.

   Bei Differenzen     zwischen    eingestelltem  und abgelesenem Wert erhält der Antriebsmotor 9  nach Betätigung eines Druckknopfes Spannung, läuft  an und verstellt dabei über die Getriebeelemente 7; 8  und die Antriebsspindel 3 den Tisch 2. Durch die  Tischbewegung wird über die Kugelmutter 6 die     Mess-          spindel    4 und damit die     kodierte    Scheibe 10 in Dre  hung versetzt. Gleichzeitig läuft die Kontaktleiste 21  mit der     Tischverstellgeschwindigkeit    über das ko  dierte Lineal 17 und tastet mit ihren     Kontaktfühlern     22 die einzelnen Spuren ab.

   Bei     Koinzidenz    zwischen  gelesenem und eingestelltem     Wertwirdder    Antriebs  motor 9 stillgesetzt.  



  Die zehnspurige Binärscheibe 10 besitzt 1024  definierte     Stellungen.    Bei einer vollen Umdrehung  wird der Tisch 2 entsprechend der     Messspindelstei-          gung    um 10,24 mm verschoben, was     einer    Ver  schiebung der Kontaktleiste 21 auf dem     kodierten     Lineal 17 um einen     Ablesewert    entspricht. Das dar  gestellte sechsspurige Lineal 17 mit seinen vierund  sechzig     definierten    Aussagen     ermöglicht    demnach eine  Gesamtverstellung des Tisches. 2 von etwa 55 mm.

    Bei Erweiterung des Lineals 17 um eine Spur kann  dann dementsprechend der doppelte Weg (130 mm)  vom     Ablesesystem    erfasst werden. Das Auflösungs  vermögen des     Messsystems    liegt bei     1/1024    Umdre  hung. Das entspricht einer Tischverstellung von  0,01 mm. Bei kleinen     Verstellkräften    des zu posi  tionierenden Teiles ist es möglich, die Antriebsspin  del bei entsprechend ausreichender Dimensionierung  und minimalem Spiel gleichzeitig als     Messspindel    zu  verwenden. Damit ist eine     Positioniereinrichtung    ge  schaffen, die mit einfachen     Bauelementen    eine ver  hältnismässig grosse Genauigkeit garantiert.

   Diese Ein  richtung wurde auch den Forderungen nach unemp  findlichen     Mess-    bzw.     Ablesesystemen,    die wenig stör  anfällig und weitestgehend     wartungsfrei    sind, in vol  lem Umfang gerecht.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Positioniereinrichtung, insbesondere für Bearbei tungsmaschinen, bei der das zu positionierende Teil mit einem Antrieb und einer kodierten, photoelek trisch ablesbaren Scheibe verbunden ist, dadurch ge kennzeichnet, dass die kodierte, photoelektrische ab lesbare Scheibe (10) auf einer Messspindel (4) ange ordnet ist, deren Steigung einer Binärzahl entspricht und über eine nicht selbsthemmende Mutter (6) mit dem zu positionierenden Teil (2) und einer daran befestigten Abtasteinrichtung (16) in Verbindung steht, wobei am Festteil (1)

   ein von der Abtastein- richtung (16) über die gesamte Verstelliänge abtast- bares kodiertes Lineal (17) befestigt ist, dessen Feld längen in der Spur der kleinsten Intervalle dem durch eine volle Umdrehung der kodierten Scheibe (10) bewirkten Verstellweg des zu positionierenden Teiles (2) entspricht, so dass mit der kodierten Scheibe (10) die Bruchteile einer Teilung des Lineals (17) einstellbar sind.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Positioniereinrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass diie Kodierung in Form von Erhöhungen auf der Oberfläche des Lineals (17) aufgebracht und mit Kontaktfühlern (22) abtastbar ist. 2. Positioniereinrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht ,selbsthemmende Mutter (6) als Kugelmutter aus gebildet ist.

   3. Positioniereinrichtung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messspindel (4) gleichzeitig als Antriebsele ment für das zu positionierende Teil (2) vorgesehen ist.