DE911593C - Vorrichtung zur elektrischen Signalisierung der Lage eines beweglichen Zeichens - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur elektrischen Signalisierung der Lage eines beweglichen Zeichens Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur photoelektrischen Signalisierung der Lage eines beweglichen Zeichens. Diese Vorrichtung läßt sich bei jeder Maschine oder Apparatur, die eine äußerst genaue Winkel- oder Längeneinstellung verlangt, insbesondere aber bei Werkzeugmaschinen, anwenden.
• Bereits bekannte Vorrichtungen haben den großen Nachteil, daß sie eine rasche Verschiebung des beweglichen Zeichens vor dem photoelektrischen Sucher bedingen, um eine genügend schnelle Reaktion auf die Photozelle ausüben zu können und damit die Verstärkung des Photostromes durch einen Verstärker zu ermöglichen. Dadurch wird aber eine sofortige und genaue Einstellung der beweglichen Organe in die gewünschte Lage unmöglich. Andere bekannte Vorrichtungen erreichen eine genügend schnelle Reaktion der Photozelle durch Zerhacken des Lichtstrahles, so daß eine langsame Verschiebung des beweglichen Zeichens vor dem photoelektrischen Sucher ermöglicht wird.
• Sie haben jedoch den Nachteil, daß eine Regulierung der Signalisierungslage ohne Verstellung des photoelektrischen Suchers nicht möglich ist.
• Diese Nachteile vermeidet die erfindungsgemäße Vorrichtung. Dieselbe enthält einen photoelektrischen Sucher, der mittels eines Objektivs das Bild eines beweglichen Zeichens auf ein Gitter projiziert und das vom Gitter durchgelassene Licht auf eine photoelektrische Zelle wirft, gekennzeichnet durch einen periodischen Ablenker, der das Bild des Zeichens auf dem Gitter hin und her bewegen läßt und dadurch periodische Licht- bzw. Stromimpulse verursacht, durch einen Impulserzeuger anderer periodischer elektrischer Impulse von der gleichen Frequenz, durch ein Organ zur willkürlichen Phasenverschiebung der Impulse dieses Impulserzeugers in bezug auf diejenigen der Zelle und durch ein Signalisierungsrelais mit einem Kombinationsglied für zwei Stromkreise. von denen der eine durch die Photozelle, der andere durch den Impulserzeuger erregt wird, in solcher Weise. daß dieses Relais nur dann anspricht, wenn die in diesen beiden Stromkreisen erhaltenen Impulse in der Zeit zusammenfallen.
• Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Lage der Signalisierung auf Distanz reguliert werden kann ohne irgendwelche Verteilung der mechanischen oder optischen Bestandteile der Vorrichtung.
• Ein weiterer Vorteil wird dadurch erreicht, daß die vom photoelektrischen Sucher herrührenden Impulse von gleichbleibender Amplitude sind und von solcher Form. daß sie durch einen Verstärker in andere, viel kürzere Impulse umgewandelt werden können. und zwar gleicher Phase wie die ursprünglichen. Das für die Wirkungsweise erwünschte zeitliche Zusammenfallen der umgewandelten Impulse vom Sucher und derjenigen. die vom Hilfserzeuger herrühren. kann mit sehr großer Genauigkeit und vollständiger Unabhängigkeit von Schwankungen des elektrischen Stromes erzielt werden.
• Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt Fig. I eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 2 die Wirkungsweise dieser Ausführungsform.
• In der Fig. I stellt beispielsweise A eine photoelektrische Suchvorrichtung der Lage eines beweglichen Zeichens 2 einer Werkzeugmaschine dar. B ist ein periodischer Ablenker zum dauernden Hinundherschrvingen des Bildes des Zeichens auf einem Gitter 9, das vor einer photoelektrischen Zelle 10 steht, deren Reaktionen durch einen Verstärker C vergrößert werden.
• D ist ein Erzeuger elektrischer Impulse von sehr kurzer Dauer und von derselben Frequenz wie diejenigen, die vom Verstärker C ausgehen. Diese beiden Organe werden durch ein gemeinsames Netz gespeist, das denselben seine Frequenz auferlegt.
• E ist ein Phasenverschieber zum Vorwärts- oder Zurückstellen der Phase der von dem Impulserzeuger D herrührenden Impulse in bezug auf die Phase des Netzes.
• F ist ein elektrischer Signalisierungsapparat, der in einer solchen Weise mit dem Verstärker C und dem Impulserzeuger D verbunden ist, daß er nur dann anspricht, wenn die von dem Verstärker C erzeugten Impulse in Phase mit denjenigen des Impulserzeugers D sind.
• Der Zusammenhang der erwähnten Elemente ist der folgende: Die Werkzeugmaschine besitzt einen Tisch, der einen Maßstab I mit einer Teilung 2 trägt. Dieser Tisch kann unter der Wirkung eines Motors M verschoben werden.
• Ein über dem Maßstab stehendes Objektiv 3 projiziert das Bild einiger Teilstriche der Teilung 2 durch ein paralleles, gleichmäßig dickes Glas 4 auf ein Gitter 9, wobei das Glas 4 in einem Rahmen 7 eingebaut ist, auf welchem eine elektrische Wicklung 7a aufgewunden ist. Diese Wicklung ist durch biegsame Klingen 5 und 5a und Klemmen 6 und 6a mit dem Wechselstromnetz 25 verbunden; sie steht im Feld eines Dauermagneten 8, von dessen Pole nur einer bei 8a dargestellt ist.
• Die aus dem Gitter 9 herkommenden Lichtschwankungen wirken auf eine photoelektrische Zelle ro, deren Strom an das Gitter II einer ersten Verstärkerröhre 12 übermittelt wird. Im Anoden stromkreis der letzten Verstärkerröhre I3 steht die Primärwicklung eines Ausgangstranformators 14, dessen Sekundärstromkreis mit dem Gitter 15 einer ZxveigitterröhreI6 verbunden ist. Das andere Gitter I5a der Röhre I6 ist mit dem Sekundärkreis eines Anodentransformators 14a einer Röhre I7 verbunden, deren Gitter I8 von einer durch einen Transformator 20 gespeisten Zweianodenröhre I9 erregt wird. dieser Transformator ist mit dem Netz 25 mittels einer Phasenverschiebungsbrücke 2I und eines Transformators 22 verbunden. Endlich speist die Röhre 16 durch ihren Anodenstromkreis die Wicklung 23 eines elektrischen Signalisierungsrelais. dessen bewegliches Polstück einen Kontakt 24 trägt der einen mit dem Netz 25 verbundenen Benutzungssfromkreis schließen kann.
• Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist die folgende: Das Bild des Zeichens 2 wird dauernd schwingend, infolge des mit Netzfrequenz erregten Ablenkungsglases 4, auf das Gitter g projiziert, sobald es in das Gesichtsfeld der Optik fällt und sich somit der Stellung der Signalisierung nähert. Das Zusammentreffen des Bildes und der Gitterschlitze bei jeder Halbperiode verursacht eine photoelektrische Reaktion der Zelle IO, die in den Röhren 12 und I3 verstärkt wird. Das genannte Bild stimmt zweimal pro Periode, d. h. bei einer Frequenz von 50 Hertz, hundertmal pro Sekunde mit dem Gitter überein, wodurch die Zelle 10 und infolgedessen das Gitter 15 der Röhre I6 ebensooft erregt wird.
• Das Gitter 15a der Röhre 16 wird gleichfalls hundertmal pro Sekunde durch den Impulserzeuger D erregt, dessen Impulse je nach der Lage des Phasenschiebers 21 itl der Zeit den Impulsen der Photozelle vor- oder nacheilen. Das Signalisierungsrelais 23, 24 spricht nur dann an, wenn beide Gitter I5 und I5a gleichzeitig erregt werden. Beide Gitter, die durch den Widerstand 26 negativ polarisiert sind, müssen gleichzeitig positiv werden, damit der Anodenstrom zustande kommt. Dies geschieht, wenn das Bild des Zeichens 2 vor den Schlitzen des Gitters g vorbeistreift im Augenblick, in dem die Impulse des Impulserzeugers D das Gitter t5a erregen. Der so entstandene Anodenstrom erregt die Wicklung 23 des Signalisierungsrelais; letzteres wird alle Arten von Signalen, beispiels- weise eine Anhaltevorrichtung des Tisches betätigen können.
• Die Stellung, in welcher das Zeichen 2 signalisiert werden muß, kann mit dem Phasenverschieber 21 im voraus genau bestimmt werden. Der das Zeichen 2 tragende Maschinenteil wird dann langsam verschoben, wobei das schnell hin und her schwingende Bild dieses Zeichens sich auf dem Gitter g ebenfalls langsam verschiebt, so daß Übereinstimmung des Bildes und der Schlitze des Gitters g genau in der Zeit erfolgt, die durch den Phasenschieber 21 in bezug auf die Netzperiode voraushestimmt worden ist.
• Der als Beispiel angeführte Impulserzeuger arbeitet wie folgt: Die Röhre 19 wandelt die sinusförmige Netzspannung (Fig. 2 a) in eine gleichgerichtete Spannung (Fig. 2 b) um, die scharfe Wiederkehrpunkte bei 27, 27', 27" usw. aufweist.
• Die Röhre 17 ist so eingestellt, daß sie nur die Gegend in der unmittelbaren Nähe dieser Wiederkehrpunkte verstärken kann. Die durch diese Röhre verstärkte Spannungskurve ist durch die Linie 2 dargestellt; der Transformator 14a liefert an seinen Klemmen eine durch die Kurve 2d dargestellte Spannung, die eine Folge von Impulsen bildet.
• Man bekommt durch diesen Prozeß für jede volle Periode der sinusförmigen Spannung 2 wunschgemäß scharfe Spitzen, deren Gipfel dem genauen Augenblick entsprechen, in welchem die ursprüngliche Sinuskurve 2a durch Null ging. Diese Impulse werden an das Gitter I5a der Röhre I6 übermittelt.
• Das Schaltungsschema ist nicht auf dasjenige der dargestellten Ausführungsform beschränkt. Die Schaltungsweise der verschiedenen Elemente des Impulserzeugers, des Phasenschiebers und des Signalisierungsrelais könnte den Gegenstand zahlreicher erfindungsgemäßer Varianten bilden.
• An Stelle der Röhre I6 könnten z. B. andere elektrische Vorrichtungen verwendet werden. Es wäre denkbar, eine Röhre mit nur einem Gitter zu gebrauchen, das gleichzeitig mit den beiden Strömen der Transformatoren 14 und Ißa verbunden wäre.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Vorrichtung zur photoelektrischen Signalisierung der Lage eines beweglichen Zeichens, bestehend aus einem photoelektrischen Sucher, der mittels eines Objektivs das Bild eines zu signalisierenden Zeichens auf ein Gitter proj iziert und das vom Gitter durchgehende Licht auf eine Photozelle wirft, welche dasselbe in elektrischen Strom umwandelt, gekennzeichnet durch einen periodischen Ablenker (B), der das Bild des Zeichens auf dem Gitter hin und her bewegen läßt und dadurch periodische Licht-bzw. Stromimpulse verursacht, durch einen Impulserzeuger (D) anderer periodischer elektrischer Impulse von der gleichen Frequenz wie diejenigen, die von der Zelle herrühren, durch ein Organ (E) zur willkürlichen Phasenverschiebung der Impulse dieses Impulserzeugers (D) in bezug auf diejenigen der Zelle (io) und durch ein Signalisierungsrelais (F) mit einem Kombinationsglied (I6) für zwei Stromkreise, von denen der eine durch die Zelle (wo), der andere durch den Impulserzeuger (D) erregt wird, in solcher Weise, daß dieses Relais (F) nur dann betätigt wird, wenn die in diesen beiden Stromkreisen erhaltenen Impulse in der Zeit zusammenfallen.
2. 2. Vorrichtung nach dem Anspruch I, gekennzeichnet dadurch, daß das Signalisierungsrelais (F) als Kombinationsglied eine Röhre (I6) enthält, die zwei Gitter (I5, I5a) besitzt, von denen bezugsweise das eine die Impulse der Zelle (Io) und das andere diejenigen des Impulserzeugers (D) erhalten.
3. 3. Vorrichtung nach dem Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Impulserzeuger (D) mit demselben Wechselstromnetz (25) verbunden ist wie der periodische Ablenker (B) des Bildes des Zeichens (2).
4. 4. Vorrichtung nach dem Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die elektrische Zelle (IO) durch einen Verstärker (C) mit dem Signalisierungsrelais (F) verbunden ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch I und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (C) die von der Photozelle herrührenden Impulse in andere Impulse gleicher Phase, jedoch von kürzerer Dauer umwandelt.
6. 6. Vorrichtung nach dem Anspruch I, gekennzeichnet dadurch, daß das Organ (E) zur willkürlichen Verschiebung der Impulse des Impulserzeugers (D) in bezug auf diejenigen der Zelle (10) ein Phasenverschieber (E) ist.