DE19816827B4

DE19816827B4 - Vormontierte Winkelmeßvorrichtung

Info

Publication number: DE19816827B4
Application number: DE19816827A
Authority: DE
Inventors: Johann Dipl.-Ing. Mitterreiter (Fh)
Original assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Current assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority date: 1998-04-16
Filing date: 1998-04-16
Publication date: 2009-06-18
Anticipated expiration: 2018-04-17
Also published as: DE19816827A1; US6194710B1

Abstract

Winkelmeßvorrichtung (1) zur Messung der Winkellage zweier relativ zueinander drehbarer Objekte (9, 10), bei der die Teilung (4) einer an einer Nabe (6) befestigten Teilscheibe (3), die mit dem einen zu messenden Objekt (9) verbindbar ist, im Meßbetrieb von einer Abtasteinrichtung (2) abgetastet wird, die mit dem anderen zu messenden Objekt (10) verbindbar ist, und bei der ein Fixierelement (7) vorgesehen ist, welches den axialen Abtastabstand (a) zwischen der Teilscheibe (3) und der Abtasteinrichtung (2) für den Messbetrieb bereits vor und während deren Anbau an die zu messenden Objekte (9, 10) festlegt, als auch eine radiale Vorzentrierung zwischen der Teilscheibe (3) und der Abtasteinrichtung (2) bewirkt, wobei
das Fixierelement ein axial verlaufender Vorsprung (7) der Nabe (6) ist, welcher in axialer Richtung steif ist und in radialer Richtung elastisch federnd ist, und
zumindest ein Druckelement (8) vorgesehen ist, mit dem der Vorsprung (7) vor und während des Anbaus...

Description

Die Erfindung betrifft eine Winkelmeßvorrichtung zur Messung der Winkellage zweier relativ zueinander drehbarer Objekte.
Derartige Winkelmeßvorrichtungen werden auch als „Einbaudrehgeber" bezeichnet, die keine eigene Lagerung besitzen.
Um den Anbau dieser Winkelmeßvorrichtungen zu erleichtern, sind Fixierelemente vorgesehen, welche die Zuordnung zwischen Teilungsträger und Abtasteinrichtung während des Anbaus festlegen. Winkelmeßvorrichtungen mit Fixierelementen sind beispielsweise aus der US 4,639,595 , US 4,556,792 , DE 37 40 744 A1 , US 5,057,684 , EP 0 280 390 A1 , EP 0 353 395 B1 und der EP 0 557 564 B1 bekannt.
Das Fixierelement besteht dabei in der Regel aus einem separaten Bauteil, für das an der Abtasteinrichtung und an der Nabe oder Teilscheibe Anschlagflächen als Paßflächen vorgesehen sind.
Bei der Winkelmeßvorrichtung gemäß 7 der EP 0 353 395 B1 besteht das Fixierelement aus elastischen Zungen, welche an der stationären Abtasteinrichtung einstückig angeformt sind und die Nabe umgreifen.
Nachteilig an diesen bekannten Winkelmeßvorrichtungen ist die aufwendige Fertigung.
Die DE 44 02 854 A1 offenbart eine Winkelmessvorrichtung, bei der ein eine Umfangsteilung tragender Ringabschnitt durch eine der Abtasteinrichtung fest zugeordnete Ringdichtung vor und während des Anbaus radial vorzentriert ist. Diese Maßnahme ist nicht dazu geeignet einen axialen Abtastabstand definiert zu fixieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Winkelmeßvorrichtung zu schaffen, bei der die erforderliche Zuordnung zwischen dem Teilungsträger und der Abtasteinrichtung bereits vom Meßgerätehersteller auf einfache Weise vorgegeben ist und die einfach herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Winkelmeßvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Anhand der Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben.
Es zeigt
1 einen axialen Längsschnitt durch eine Winkelmeßvorrichtung im vormontierten Zustand,
2 einen Längsschnitt der Winkelmeßvorrichtung gemäß 1 im angebauten Zustand und
3 einen vergrößerten Ausschnitt der Winkelmeßvorrichtung.
Die Winkelmeßvorrichtung 1 der 1 bis 3 besteht in bekannter Weise aus einer stationären Abtasteinrichtung 2 und einem Teilungsträger in Form einer Scheibe 3 mit einer Teilung 4.
Die Abtasteinrichtung 2 besteht aus einem Träger 2.1, einer Lichtquelle 2.2, einem Kondensor 2.3, einer Abtastplatte 2.4 sowie einer Platine 2.5 mit Photodetektoren 2.6. Die Teilung 4 wird im Durchlichtverfahren abgetastet. Die elektrischen Abtastsignale der Photodetektoren 2.6 werden über eine nicht gezeigte Leitung zu einer Folgeelektronik, z. B. einem Zähler oder einer numerischen Steuerung geleitet.
Die Teilscheibe 3 ist an einer Nabe 6 befestigt. Erfindungsgemäß ist an dieser Nabe 6 ein Fixierelement 7 vorgesehen, welches die radiale und die axiale Zuordnung zwischen der Teilscheibe 3 und der Abtasteinrichtung 2 im vormontierten Zustand festlegt. Das Fixierelement 7 ist ein axial verlaufender Vorsprung, welcher an die Nabe 6 angeformt ist. Der Vorsprung 7 ist axial steif und in radialer Richtung elastisch federnd ausgebildet. Da die Nabe 6 in der Regel ein Drehteil aus Metall ist, kann der Vorsprung 7 auf einfache Weise durch Abdrehen erzeugt werden. Der Vorsprung 7 ist rotationssymmetrisch ausgebildet.
Die Vormontage beim Hersteller der Winkelmeßvorrichtung 1 erfolgt in einer Vorrichtung, mit der der axiale Abtastabstand a zwischen Teilscheibe 3 und Abtasteinrichtung 2 eingestellt wird. In dieser Soll-Lage wird der Vorsprung 7 durch eine Schraube 8 an eine Anschlagfläche 2.7 gedrückt, wodurch eine radiale Klemmung des Vorsprunges 7 mit der Anschlagfläche 2.7 der Abtasteinrichtung 2 erreicht wird. Durch diese Klemmung in der Soll-Lage ist der axiale Abtastabstand a zwischen Teilscheibe 3 und Abtasteinrichtung 2 für den nachfolgenden Transport zum Anwender sowie für die Montage an die zu messenden Objekte 9, 10 festgelegt. Die Klemmung erfolgt im Beispiel durch über den Umfang gleichmäßig verteilte Schrauben, von denen nur eine Schraube 8 dargestellt ist, indem die Schrauben 8 Bereiche 7.1 des Vorsprunges 7 an die Anschlagfläche 2.7 drücken.
Im geklemmten Zustand legt der Vorsprung 7 die radiale Zuordnung zwischen Teilscheibe 3 und Abtasteinrichtung 2 nur grob fest. Der Bereich 7.2 des Vorsprunges 7 dient als radial elastisches Gelenk. Durch die Klemmung wird somit nur eine radiale Vorzentrierung bewirkt. Die exakte radiale Zuordnung ergibt sich beim Anbau an die in 2 dargestellten Wellen 9 und 10. Der Außendurchmesser 9.1 der Welle 9 ist eine Passung für den Innendurchmesser 6.1 der Nabe 6. Der Außendurchmesser 10.1 der Welle 10 ist eine Passung für den Innendurchmesser 2.10 des Trägers 2.1.
Die gemäß 1 vormontierte Winkelmeßvorrichtung 1 wird axial auf die beiden Wellen 9, 10 aufgeschoben und die Nabe 6 mit der Welle 9 drehsteif über die Schraube 11 klemmend verbunden. Ebenso wird die Abtasteinrichtung 2 über die Schraube 12 mit der Welle 10 drehsteif klemmend verbunden. Erst durch diesen Anbau ergibt sich die exakte radiale Zuordnung zwischen Abtasteinrichtung 2 und Teilscheibe 3. Eine Überbestimmung ist ausgeschlossen, da sich die Abtasteinrichtung 2 über das elastische Gelenk 7.2 der durch die Wellen 9 und 10 vorgegebenen radialen Anbauposition anpassen kann.
Nach erfolgten Anbau wird die Klemmung zwischen dem Vorsprung 7 und dem Träger 2.1 aufgehoben, indem die Schraube 8 radial zurückgeschraubt wird. Der Vorsprung 7 federt in seine Ruhestellung, wodurch ein radialer Abstand zwischen Vorsprung 7 und Anschlagfläche 2.7 erzielt wird. Diese jetzt erreichte Stellung ist die Betriebsstellung für den Meßbetrieb, in der die Winkelstellung der Welle 9 relativ zur Welle 10 mittels der Winkelmeßvorrichtung 1 hochgenau gemessen werden kann.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene lichtelektrische Winkelmeßvorrichtung beschränkt, sondern sie ist auch bei induktiven, magnetischen und kapazitiven Winkelmeßvorrichtungen realisierbar. Die Teilung kann inkremental oder absolut ausgeführt sein.
Anstelle der Schraube 8 kann auch ein anderes, auf den Vorsprung 7 Druck ausübendes Element eingesetzt werden.
Der Vorsprung 7 ist im einfachsten Fall ein an der Nabe 6 angeformter rotationssymmetrischer und radial elastischer Ring. In nicht gezeigter Weise kann als Vorsprung 7 ein axial geschlitzter Ring oder auch nur mehrere Einzelzungen vorgesehen sein.
Zur eindeutigen Fixierung des axialen Abtastabstandes a kann an der Anschlagfläche 2.7 auch ein axial wirkender Anschlag, beispielsweise in Form einer Nut vorgesehen sein, der im vormontierten Zustand mit einer in radialer Richtung weisenden Nase des Vorsprunges 7 zusammenwirkt.
Zum Anbau von Abtasteinrichtung 2 und Nabe 6 an die zu messenden Objekte 9, 10 können anstelle der Schrauben 11, 12 auch andere radial oder axial wirkende Klemmelemente eingesetzt werden.
Die Vorteile der Erfindung sind beim dargestellten Beispiel mit den Wellen 9, 10 besonders augenscheinlich, als Anbauflächen können aber anstelle der Außendurchmesser 9.1 und 10.1 der Wellen 9 und 10 auch Innenflächen eines Tubus dienen, die als Passung für die zu montierende Winkelmeßvorrichtung dienen und die exakte Zentrierung zwischen Teilscheibe 3 und Abtasteinrichtung vorgeben.

Claims

Winkelmeßvorrichtung (1) zur Messung der Winkellage zweier relativ zueinander drehbarer Objekte (9, 10), bei der die Teilung (4) einer an einer Nabe (6) befestigten Teilscheibe (3), die mit dem einen zu messenden Objekt (9) verbindbar ist, im Meßbetrieb von einer Abtasteinrichtung (2) abgetastet wird, die mit dem anderen zu messenden Objekt (10) verbindbar ist, und bei der ein Fixierelement (7) vorgesehen ist, welches den axialen Abtastabstand (a) zwischen der Teilscheibe (3) und der Abtasteinrichtung (2) für den Messbetrieb bereits vor und während deren Anbau an die zu messenden Objekte (9, 10) festlegt, als auch eine radiale Vorzentrierung zwischen der Teilscheibe (3) und der Abtasteinrichtung (2) bewirkt, wobei das Fixierelement ein axial verlaufender Vorsprung (7) der Nabe (6) ist, welcher in axialer Richtung steif ist und in radialer Richtung elastisch federnd ist, und zumindest ein Druckelement (8) vorgesehen ist, mit dem der Vorsprung (7) vor und während des Anbaus aus seiner Ruhelage verschoben ist und mit der Abtasteinrichtung (2) axial geklemmt ist, und mit dem der Vorsprung (7) für den Meßbetrieb in seine Ruhelage gebracht ist, wobei in diesem Meßbetrieb der Vorsprung (7) keinen Kontakt zur Abtasteinrichtung (2) aufweist.
Winkelmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (7) einen ersten Bereich (7.1) aufweist, mit dem er mittels des Druckelementes (8) mit der Abtasteinrichtung (2) geklemmt ist, und einen zweiten Bereich (7.2) zwischen der Teilscheibe (3) und dem ersten Bereich (7.1) aufweist, wobei dieser zweite Bereich (7.2) ein radial wirkendes Gelenk ist, welches während des Anbaus radiale Ausgleichsbewegungen zwischen Teilscheibe (3) und Abtasteinrichtung (2) zuläßt.
Winkelmeßvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das eine zu messende Objekt eine Welle (9) ist, deren Außendurchmesser (9.1) eine Passung für einen Innendurchmesser (6.1) der Nabe (6) aufweist und daß das andere zu messende Objekt eine Welle (10) ist, deren Außendurchmesser (10.1) eine Passung für einen Innendurchmesser (2.10) der Abtasteinrichtung (2) ist.
Winkelmeßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckelement eine in der Abtasteinrichtung (2) radial verschiebbare Schraube (8) ist.