DE10016959B4

DE10016959B4 - Vorrichtung zum Positionieren von gradlinig oder rotierend bewegten Maschinenteilen

Info

Publication number: DE10016959B4
Application number: DE10016959A
Authority: DE
Inventors: Paul-Wilhelm Braun
Original assignee: PWB Ruhlatec Industrieprodukte GmbH
Current assignee: PWB Ruhlatec Industrieprodukte GmbH
Priority date: 2000-04-06
Filing date: 2000-04-06
Publication date: 2006-12-14
Anticipated expiration: 2020-04-07
Also published as: FR2807513A1; GB0108428D0; US6660998B1; JP2001304915A; TWI251659B; GB2367614B; KR20010094993A; KR100400583B1; ITTO20010328A0; GB2367614A; ITTO20010328A1; JP3324076B2; DE10016959A1

Abstract

Vorrichtung zum Positionieren eines über ein Stellglied und einen Regelkreis gradlinig oder rotierend in einem Gehäuse bewegten Maschinenteiles, wobei als Sollwert für die Positionierung eine Taktscheibe (3) bzw. ein Taktlineal (4) verwendet wird, das bzw. die im Strahlengang einer Lichtquelle-Sensor-Einheit (5), (6) zusammen mit einer Strahlenmaske (7) angeordnet ist, wobei abstandssichernde Elemente (9), (18) zur Taktscheibe bzw. zum Taktlineal hin und eine Positionier- und Befestigungsebene für die Zuordnung zu einer Aufnahmeplatte (11) sowie Führungsmittel (12), (14), (22) für die Positionierung der Strahlenmaske (7) in dem Gehäuse vor der Lichtquelle (6) vorgesehen sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zwischen der Lichtquelle (6) und der Taktscheibe (3) bzw. dem Taktlineal (4) angeordnete aus einem Filmmaterial bestehende Strahlenmaske (7) in einem, ein Fenster aufweisenden Maskenträger (8) im Strahlengang der Lichtquelle (6) positioniert ist,
wobei der Maskenträger (8) einerseits abstandssichernde Elemente (9), (18) zur Taktscheibe bzw. zum. Taktlineal hin und andererseits eine...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Positionieren eines über ein Stellglied und einen Regelkreis gradlinig oder rotierend in einem Gehäuse bewegten Maschinenteiles, wobei als Sollwert für die Positionierung eine Taktscheibe 3 bzw. ein Taktlineal 4 verwendet wird, das bzw. die im Strahlengang einer Lichtquelle-Sensor-Einheit 5, 6 zusammen mit einer Strahlenmaske 7 angeordnet ist, wobei abstandssichernde Elemente 9, 18 zur Taktscheibe bzw. zum Taktlineal hin und eine Positionier- und Befestigungsebene 10a, b für die Zuordnung zu einer Aufnahmeplatte 11 sowie Führungsmittel 12, 14, 22 für die Positionierung der Strahlenmaske 7 in dem Gehäuse vor der Lichtquelle 6 vorgesehen sind.

Aus der DE 196 40 109 A1 ist ein Blendenelement für einen Dreh- oder Lineargeber bekannt, bestehend aus einem Blendenhalter, einer Blendenplatte mit mindestens einem lichtdurchlässigen Bereich, wobei die lichtundurchlässigen Bereiche des Blendenelementes als Materialsteg ausgebildet sind. Den lichtdurchlässigen Bereich sind Linsenelemente zugeordnet, die die hindurchtretenden Lichtstrahlen bündeln und auf die optisch aktiven Bereiche von Detektorelementen einer Empfängerelektronik fokussieren. Dabei sind die Linsenelemente in den Blendenbereich des Blendenelements integriert und die Blendenplatte ist als integraler Blendenbereich des Blendenelements ausgebildet.

Aus der DE 195 11 474 A1 ist ein optischer Codierer für eine Drehwelle mit einer Strahlungsquelle, einem Strahlungsdetektor und einem zwischen diesen eingefügten Strahlungsmodulator bekannt, wobei die Strahlungsquelle, der Strahlungsmodulator und der Strahlungsdetektor lagemäßig so ausgeführt und mechanisch miteinander und mit der Welle so verbunden sind, dass sie relativ zur Drehwelle axial und radial zueinander ausgerichtet sind. Zum Codierer gehört eine dünne Blende, die gegen einen Abstandsblock stößt. Der Abstandsblock definiert den Abstand zum Strahlungsdetektor, wobei die Blende und der Abstandsblock über Blockjustierstifte fixiert werden können.

Aus der DE 196 41 164 A1 ist ein Drehimpulsgeber mit einem einen Flansch aufweisenden Gehäuse und einer Welle bekannt, auf der eine mit Strichcodierungen versehende Codescheibe befestigt ist, die mit einer Blende und einer mit dieser zusammenwirkenden Abtasteinheit verbunden ist. Der Rand der Blende und ein zugehöriger Innenmantel sind derart ausgebildet, dass die Blende bei der Drehbewegung immer zentrisch bleibt. Da die Blende scheibenförmig ausgebildet ist, können verschiedene Blendencodierungen durch Drehen der Blende in den aktiven Bereich gebracht werden. Die Blende kann aus einem Polyesterfilm bestehen und auf fotolithographischem Weg mit einer Blendencodierung versehen werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Positionieren von geradlinig und rotierend bewegten Maschinenteilen für eine Lichtquelle-Empfänger-Einheit zu entwickeln, die für beliebige Lichtquellen ohne aufwendige optische Korrektureinrichtungen für eine hinreichende Parallelität der Strahlen sorgt und die in allen Achsen mit sehr hoher Genauigkeit durch Trennung der einzelnen Funktionen positioniert werden kann, wobei die Gesamtbaulänge in Richtung der optischen Achse verkürzt sein soll.

Die Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Lösung basiert auf einer als Filmsegment ausgebildeten Maske, die in allen Achsen mit sehr hoher Genauigkeit im Strahlengang einer Lichtquelle-Empfänger-Einheit durch Trennung und Zuordnung folgender Funktionen positioniert wird:
Durch die Maske und den Maskenträger (3) bzw. durch die Maske (5) wird die maßliche Zuordnung in zwei Richtungen realisiert, z.B. Ausrichtung in der Filmebene (2 Achsen).

Die dritte Richtung wird durch die Befestigung (z.B. Kleben) der Maske an der Aufnahmeplatte bestimmt. Gleichzeitig wird durch die Aufnahmeplatte die Stabilität des Systems erzielt.

Die maßliche Zuordnung der Maske zur Taktscheibe wird durch abstandsichernde Elemente (z.B. eingeprägte Abstandshalter, wie Noppen oder Stege) am Maskenträger (4a) bzw. an der Aufnahmeplatte (6) erreicht.

Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
1 Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Positionieren von rotierenden Maschinenteilen;
2 Frontalansicht in Pfeilrichtung gemäß 1;
3 Explosivdarstellung der Anordnung gemäß 1;
4a, 4b 2 alternative Abstandshalter in vergrößerter Darstellung gemäß Ausschnitt A von 1;
5 Alternative zur Anordnung der Strahlenmaske gemäß 3 in Explosivdarstellung;
6 Einzelheit B von 5 als Teilquerschnitt dargestellt;
7 Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Positionieren von gradlinig bewegten Maschinenteilen;
8 Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung nach 7;
9 Perspektivische Ansicht in Explosivdarstellung gemäß 8.
Die erfindungsgemäße Lösung basiert auf einer als Filmsegment ausgebildeten Maske, die in allen Achsen mit sehr hoher Genauigkeit im Strahlengang einer Lichtquelle zu einer Taktscheibe positioniert wird, realisiert durch die Trennung der Funktionen und der Zuordnung dieser Funktionen in verschiedene Bauteile.
Die Positioniereinrichtung aus Taktscheibe, Maskenträger, Maske und Aufnahmeplatte soll zu dem Strahlengang von Lichtquelle und Empfänger montiert werden. Die Taktscheibe ist hierzu an der rotierenden Druckwalze zu befestigen, während die Aufnahmeplatte mit dem Maskenträger und der Maske auf der Achse der Druckwalze gelagert und am Gestell gegen Verdrehen gesichert werden muß. Die Befestigung der Aufnahmeplate mit Maskenaufnahme und Maske erfolgt so, daß zwischen der Taktscheibe und der Maske ein sehr enger Spalt realisiert wird. Hierzu sind am Maskenträger abstandssichernde Elemente vorhanden, die beim Anliegen bzw. Schleifen an der Taktscheibe diesen vorgesehenen Abstand sichern.
Die Aufnahmeplatte und der Maskenträger sind fest miteinander zu verbinden (z. B. kleben). Dabei sichert die Maskenaufnahme über die Lagerung auf der Achse der Druckwalze und dem entsprechenden Maskenfenster die maßliche Zuordnung der Maske zur Taktscheibe, während die Aufnahmeplatte als Anlage- und Befestigungsfläche im Maskenfenster für die Maske dient und die Stabilität des Systems sowie die Befestigung am Gestell realisiert.
Diese Befestigung am Gestell erfolgt, nachdem die Aufnahmeplatte mit Maskenaufnahme und Maske auf der Achse der Druckwalze aufgeschoben wurde und in den vorbestimmten Abstand (Anliegen der Abstandsnoppen an der Taktscheibe) gebracht wurde, was nachfolgend erläutert wird:

1. Taktscheibe an rotierendem Element (Druckwalze) befestigen,
2. Aufnahmeplatte und Maskenaufnahme zueinander ausrichten und miteinander verbinden (z. B. kleben),
3. Maske in Maskenaufnahme ausrichten und an der Aufnahmeplatte befestigen (z. B. kleben),
4. Aufnahmeplatte mit Maskenaufnahme und Maske auf die Achse der Druckwalze aufschieben, bis die abstandssichernden Elemente (z. B. Noppen oder Stege) an der Taktscheibe anliegen bzw. schleifen,
5. In dieser Stellung Aufnahmeplatte mit Maskenaufnahme und Maske am Gestell befestigen.

Bei dem rotierend bewegten Maschinenteil gemäß 1 handelt es sich beispielsweise um eine Druckerwalze 1 (in Teilansicht), die auf der Antriebsachse 2 eine Taktscheibe 3 trägt.
Seitlich von der Taktscheibe 3 – im Bereich des Außenumfanges – sind Markierungen 3a angeordnet, die im Strahlengang einer Lichtquelle-Empfänger-Einheit 5, 6 liegen. Als Strahlenquelle wird eine Lichtquelle gewählt, die dem jeweils verwendeten Sensortyp entspricht.
Auf der einen Seite der Taktscheibe 3 ist der Empfänger 5 und auf der anderen Seite eine Strahlenquelle, z.B. die Lichtquelle 6, an einem nicht dargestellten Gehäuse befestigt, wobei zwi schen der Taktscheibe 3 und der Lichtquelle 6 im Strahlengang noch eine Strahlenmaske 7 auf einem Maskenträger 8 positioniert ist, die in mehreren Raumachsen ausgerichtet werden kann. Auf der Rückseite des Maskenträgers 8 (von der Druckwalze 1 aus gesehen) befindet sich eine Befestigungsebene (10a in 4a, 10b in 6), die zum Anschluß an die Aufnahmeplatte 11 vorbereitet ist.
Gemäß einer in 5 dargestellten Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Positionieren von gradlinig oder rotierend bewegten Maschinenteilen kann der Maskenträger 8 auch entfallen, wobei dann die Aufnahmeplatte 11 und die Strahlenmaske 7 jeweils Funktionen des Maskenträgers übernehmen. In 5 ist hierzu die Aufnahmeplatte 11 mit abstandssichernden Elementen in Form von Abstandshaltern 9 versehen und die Strahlenmaske 7 erreicht die Größe des Maskenträgers, so daß sie auf der Antriebsachse 2 über eine entsprechende Bohrung und einer Führungsfläche 20 positioniert werden kann.
Zur Verdeutlichung der alternativen Ausführungsform ist in 6 die Einzelheit B von 5 als Teilquerschnitt dargestellt. Man erkennt, daß zwischen der Aufnahmeplatte 11 und der Taktscheibe 3 abstandssichernde Elemente in Form von Abstandshaltern 9 für die genaue Positionierung beider Teile sorgen. Über eine Klebefläche 10b ist die Strahlenmaske 7 direkt an der Aufnahmeplatte 11 befestigt. Ein Anschlag 14 sorgt für den richtigen Abstand zum Gehäuse der erfindungsgemäßen Positioniervorrichtung (nicht dargestellt).
Wie eingangs erwähnt, können anstelle der rotierenden Maschinenteile auch gradlinig bewegte Maschinenteile mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung genau positioniert werden. Dies ist in den 7 bis 9 dargestellt, wobei gleiche Teile gleiche Bezugszeichen tragen. Zwischen einem Empfänger 5 und einer Lichtquelle 6 befinden sich Maskenträger 8 und Aufnahmeplatte 11 sowie das in Pfeilrichtung abtastbare Taktlineal 4.
Zur Montage wird der Maskenträger 8 mit der Strahlenmaske 7 auf den mit Führungsstiften 22 versehenen Schlitten 13 aufgelegt. Dann wird die Aufnahmeplatte 11 auf den Maskenträger 8 gelegt und über Schrauben 15 am Schlitten 13 befestigt. Bei einer Bewegung des Schlittens 13 entlang der Schlittenführungen 16 können die im Strahlengang der Lichtquelle-Empfängereinheit 5, 6 durchlaufenden Markierungen 3b gezählt und daraus die Position des Schlittens 13 bestimmt werden.
Grundsätzlich kann der Maskenträger 8 aus jedem verwindungssteifen Material hergestellt werden. Vorzugsweise wird ein metallischer Werkstoff verwendet, da dieser auch mit der entsprechenden Präzision bearbeitet werden kann.
Die maßliche Zuordnung der Maske zum Taktlineal wird durch abstandssichernde Elemente 18 (z. B. eingeprägte Abstandshalter, wie Noppen oder Stege) am Maskenträger 8 oder an der Aufnahmeplatte 11 erreicht.
Für die an dem Maskenträger 8 oder an der Strahlenmaske 7 befindlichen Positionier- oder Befestigungsebenen 10a, 10b können Orientierungsmarken 17 für Kleb- oder Laserschweißverbindungen verwendet werden. Es ist vorteilhaft, wenn die Abstandshalter 9 um die Fensteröffnung 19 des Maskenträgers 8 herum angeordnet sind. Dies garantiert den genauen Abstand der Strahlenmaske 7 zur Taktscheibe bzw. zum Taktlineal hin.
Im Falle der in 5 gezeigten Variante können die Abstandshalter 9, 18 durch eine Fensteröffnung 21 gegen die Taktscheibe 3 gedrückt und somit kann der Abstand zur Aufnahmeplatte 11 genau eingestellt werden.

1: Druckerwalze
2: Antriebsachse
3: Taktscheibe
3a, b: Markierungen
4: Taktlineal
5: Empfänger
6: Lichtquelle
7: Strahlenmaske
8: Maskenträger
9: Abstandshalter
10a, b: Positionier- und Befestigungsebene
11: Aufnahmeplatte
12: Plattenhalter
13: Schlitten
14: Anschlag
15: Schraube
16: Schlittenführungen
17: Orientierungsmarken
18: abstandssichernde Elemente
19, 21: Fensteröffnung
20: Führungsflächen
22: Führungsstift

Claims

Vorrichtung zum Positionieren eines über ein Stellglied und einen Regelkreis gradlinig oder rotierend in einem Gehäuse bewegten Maschinenteiles, wobei als Sollwert für die Positionierung eine Taktscheibe (3) bzw. ein Taktlineal (4) verwendet wird, das bzw. die im Strahlengang einer Lichtquelle-Sensor-Einheit (5), (6) zusammen mit einer Strahlenmaske (7) angeordnet ist, wobei abstandssichernde Elemente (9), (18) zur Taktscheibe bzw. zum Taktlineal hin und eine Positionier- und Befestigungsebene für die Zuordnung zu einer Aufnahmeplatte (11) sowie Führungsmittel (12), (14), (22) für die Positionierung der Strahlenmaske (7) in dem Gehäuse vor der Lichtquelle (6) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen der Lichtquelle (6) und der Taktscheibe (3) bzw. dem Taktlineal (4) angeordnete aus einem Filmmaterial bestehende Strahlenmaske (7) in einem, ein Fenster aufweisenden Maskenträger (8) im Strahlengang der Lichtquelle (6) positioniert ist, wobei der Maskenträger (8) einerseits abstandssichernde Elemente (9), (18) zur Taktscheibe bzw. zum. Taktlineal hin und andererseits eine Positionier- und Befestigungsfläche (10a, 10b) für die Zuordnung zu einer Aufnahmeplatte (11) hin aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlenmaske (7) in ihrer Form so bemessen ist, dass ihre Position auf einer Antriebsachse (2) und zur Aufnahmeplatte (11) hin über Führungsflächen (20) justierbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Plattenhalter (12) die Maske (7) in Längs- und Querrichtung einer Ebene parallel zur Ebene des Maskenträgers (8) oder zur Aufnahmeplatte (11) positionieren.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maske (7) gegen die Aufnahmeplatte (11) angedrückt und dabei in der Ebene der Aufnahmeplatte (11) fixiert ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Maskenträger (8) aus einem metallischen Werkstoff besteht und dass die abstandssichernden Elemente (9), (18) aus in den Maskenträger (8) eingeprägten Noppen oder Stegen bestehen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionier- und Befestigungsfläche (10a, 10b) Orientierungsmarken (17) für Kleb- oder Laserschweißverbindungen aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeplatte (11) aus einem verwindungssteifen Material, insbesondere aus Metall besteht und die mechanische Stabilität für eine schwingungsfreie Befestigung an einem beweglichen Schlitten (13) ausreicht, über den die Aufnahmeplatte (11) mit Maskenträger (8) hinausragt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die abstandssichernden Elemente (9), (18) im Bereich der Fensteröffnung (21) des Maskenträgers (8) und im engen Abstand hierzu angeordnet sind.