DE19956833A1 - Winkelmeßsystem - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Winkelmeßsystem mit einem spannbaren Maßband, das eine mittels einer Abtasteinheit abtastbare Meßteilung aufweist und das zur Winkelmessung ringartig angeordnet wird, und mit einer Spannvorrichtung, die mit den Enden des Maßbandes verbindbar ist und mit der das Maßband zur Festlegung der Position seiner Enden spannbar ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Spannvorrichtung (2) einen Übersetzungsmechanismus (3) aufweist, über den ein Betätigungselement (41, 42) der Spannvorrichtung (2) mit mindestens einem Ende (11, 12) des Maßbandes (1) derart gekoppelt ist, daß durch Einwirken auf das die Spannvorrichtung (2) mittels des Betätigungselementes (41, 42) eine durch die Übersetzung festgelegte Änderung der Position des Endes (11, 12) des Maßbandes (1) bewirkt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Winkelmeßsystem nach dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges Winkelmeßsystem wird insbesondere zur Winkel­ messung bei großen Rundtischen verwendet und umfaßt ein spannbares Maßband, das eine mittels einer Abtasteinrich­ tung abtastbare Meßteilung aufweist und das ringartig am Außenumfang des Rundtisches angebracht wird. Ferner ist eine Spannvorrichtung vorgesehen, die mit den Enden des um den Rundtisch gelegten Maßbandes verbindbar ist und mit der das Maßband zur Festlegung der Position seiner Enden spann­ bar ist.

Eine genaue Positionierung der Enden des Maßbandes mittels der Spannvorrichtung ist von großer Bedeutung, da die Enden des Maßbandes eine Unstetigkeitsstelle des Winkelmeßsystems darstellen. Zur Erzielung einer hinreichend großen Winkel­ auflösung beträgt die charakteristische Länge der auf dem Maßband aufgebrachten Meßteilung (d. h. im Fall einer peri­ odischen Strichteilung der als Teilungsperiode bezeichnete Abstand zwischen einander benachbarten Strichen) üblicher­ weise einige 10 µm. Im Rahmen dieser Genauigkeit muß auch die Positionierung der Enden des Maßbandes erfolgen, um die durch die Meßteilung des Maßbandes vorgegebene Winkelauflö­ sung tatsächlich erreichen zu können.

Hierzu ist es aus dem Fachbuch "Digitale Längen- und Winkel­ meßtechnik" von Alfons Ernst, Landsberg/Lech: Verlag Moder­ ne Industrie, 3. Auflage (1998), Seiten 69/70 bekannt, die beiden Enden des Maßbandes mittels eines zwei Spannklötze umfassenden Spannschlosses derart zu spannen, daß die beiden Enden im gespannten Zustand auf Stoß aneinander anliegen.

Aus der DE 2 72 698 A1 ist ein Winkelmeßsystem mit einem Stahlmaßband bekannt, dessen meßwirksame Länge sich im wesentlichen nur über eine Umfangshälfte eines Rundtisches erstreckt und das an seinen beiden Enden in die andere Umfangshälfte des Rundtisches gelegte Verlängerungsstücke aufweist, an denen das Stahlmaßband mittels eines Spannele­ mentes gespannt wird. Hierbei werden die beiden Enden des Maßbandes nicht auf Stoß aneinander gelegt, sondern es verbleibt vielmehr eine Lücke zwischen diesen. Zur Abta­ stung des Stahlmaßbandes weist das Winkelmeßsystem zwei einander diametral gegenüber angeordnete Tastköpfe auf, von denen sich stets einer in derselben Umfangshälfte des Rundtisches befindet wie das Stahlmaßband.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Winkelmeßsy­ stem der eingangs genannten Art zu schaffen, das mit einfa­ chen Mitteln eine hochgenaue Positionierung der Enden des Maßbandes durch eine Spannvorrichtung gestattet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Schaffung eines Winkelmeßsystems mit den Merkmalen des Patentan­ spruchs 1 gelöst.

Danach weist die Spannvorrichtung einen Übersetzungsmecha­ nismus auf, über den ein Betätigungselement der Spannvor­ richtung mit mindestens einem Ende des Maßbandes derart gekoppelt ist, daß durch Einwirken auf die Spannvorrichtung mittels des Betätigungselementes eine durch die Übersetzung des Übersetzungsmechanismus festgelegte Änderung der Positi­ on des Endes bzw. der Enden des Maßbandes bewirkt wird.

Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, daß durch den Übersetzungsmechanismus eine Bewegung des Betätigungselemen­ tes der Spannvorrichtung, die durch ein geeignetes, mit dem Betätigungselement in Eingriff bringbares Werkzeug ausge­ löst wird, in eine sehr viel kürzere Bewegung des entspre­ chenden Endes des Maßbandes umgesetzt werden kann. So lassen sich mit einem einfach aufgebauten mechanischen Übersetzungsmechanismus Übersetzungen in einer Größenord­ nung von 1 : 1000 erreichen, wie im folgenden anhand von Beispielen noch näher erläutert werden wird. Hierdurch läßt sich die gewünschte Einstellgenauigkeit der Enden des Maßbandes erreichen, ohne daß extrem hohe Anforderungen an die Präzision des Werkzeuges und des Betätigungselementes gestellt werden müßten.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Betätigungselement über den Übersetzungsmechanismus mit beiden Enden des Maßbandes gekoppelt. In diesem Fall kann über das Betätigungselement eine symmetrische Positionie­ rung der beiden Enden des Maßbandes bewirkt werden.

Der Übersetzungsmechanismus kann insbesondere einen Hebelme­ chanismus umfassen, wobei das Betätigungselement über mindestens einen Hebel mit mindestens einem Ende des Maßban­ des gekoppelt ist und der dem Betätigungselement zugeordne­ te Hebelarm länger ist als der dem Ende des Maßbandes zugeordnete Hebelarm. Der Hebel kann z. B. um ein Drehgelenk oder um ein Biegegelenk verschwenkbar sein.

Wenn der Übersetzungsmechanismus zwei Hebel aufweist, die zur Kopplung des Betätigungselementes mit jeweils einem Ende des Maßbandes dienen, dann sind diese beiden Hebel vorzugsweise über ein Joch miteinander verbunden, an dem zugleich auch die Gelenke vorgesehen sind, um die die Hebel verschwenkbar gelagert sind. Bei der Ausbildung der Gelenke als Biegegelenke können diese einstückig in das Joch inte­ griert werden, so daß das Joch, die Gelenke und die Hebel eine einstückige Baueinheit bilden.

Andererseits können die beiden Hebel auch als separate Bauteile ausgebildet sein, die erst beim Zusammenbau des Winkelmeßsystems zu einer Baueinheit zusammengefügt werden. Ob die einteilige oder eine mehrteilige Ausbildung des Übersetzungsmechanismus vorteilhaft ist, hängt von den Einbauverhältnissen im jeweiligen Einzelfall ab, z. B. davon, ob die Trommelachse des Rundtisches, um dessen Außenumfang das Maßband des Winkelmeßsystems gelegt werden soll, ein freies Ende aufweist, so daß das Maßband zusammen mit der Spannvorrichtung axial auf den Rundtisch geschoben werden kann. In diesem Fall ist eine einstückige Ausbildung der Spannvorrichtung vorteilhaft. Dagegen ist in solchen Fällen, in denen kein freies Ende der Achse des Rundtisches zur Verfügung steht und das Winkelmeßsystem daher nicht axial auf den Rundtische geschoben werden kann, eine mehr­ teilige Ausbildung der Spannvorrichtung zweckmäßig. Die Spannvorrichtung wird in diesem Fall erst zu einer Bauein­ heit zusammengefügt, nachdem das Maßband um den Außenumfang des Rundtisches gelegt worden ist.

Der Übersetzungsmechanismus kann ferner eine Kraftumlenkung aufweisen, auf die das Betätigungselement entlang einer ersten Richtung einwirkt und die eine schräg oder quer zu der Wirkrichtung des Betätigungselementes verlaufende Bewegung erzeugt, welche wiederum zu einer Änderung der Position mindestens eines Endes des Maßbandes führt. Hierzu ist die Kraftumlenkung über Schenkel mit einem oder beiden Enden des Maßbandes gekoppelt, wobei diese Schenkel insbe­ sondere durch die vorstehend beschriebenen Hebel gebildet werden können.

Vorzugsweise trägt auch die Kraftumlenkung selbst zur Übersetzung bei, indem die von der Kraftumlenkung senkrecht zur Wirkrichtung des Betätigungselementes erzeugte Bewegung entlang eines kürzeren Weges erfolgt als die auf die Kraft­ umlenkung einwirkende Bewegung des Betätigungselementes.

Die Kraftumlenkung kann beispielsweise als Keilgetriebe ausgebildet sein, das mit dem Betätigungselement der Spann­ vorrichtung in Wirkverbindung steht. Alternativ kann die Kraftumlenkung ein mit dem Betätigungselement gekoppeltes Deformationselement aufweisen, das quer zur Wirkrichtung des Betätigungselementes verformbar ist.

Bei dem Betätigungselement selbst kann es sich beispielswei­ se um einen Exzenter oder um ein längsverschiebliches Element, insbesondere in Form einer Stellschraube, handeln.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Spannvorrichtung läßt sich sowohl bei solchen Winkelmeßsystemen anwenden, bei denen die beiden Enden des Maßbandes mittels der Spannvorrichtung auf Stoß aneinander angelegt werden, als auch bei solchen Winkelmeßsystemen, bei denen zwischen den beiden Enden des Maßbandes eine Lücke bzw. ein Spalt verbleibt. Gerade im letztgenannten Fall ist die erfindungsgemäße Lösung beson­ ders vorteilhaft, um den Abstand zwischen den beiden Enden des Maßbandes exakt einstellen zu können.

Die Spannvorrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet und bezüglich des Maßbandes angeordnet, daß sie in eine Aussparung eines von dem Maßband umgebenen Körpers, insbe­ sondere eines Rundtisches, einsetzbar ist. Ferner weist die Spannvorrichtung ein oder mehrere Lagerelement auf, über die sie sich an einer Gegenfläche der Aussparung abstützen kann.

Weitere Vorteile der Erfindung werden bei der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren deutlich werden.

Es zeigen:

Fig. 1a ein Spannband für ein Winkelmeßsystem;

Fig. 1b das Spannband gemäß Fig. 1a mit einer daran montierten Spannvorrichtung;

Fig. 1c das Spannband und die zugehörige Spannvorrich­ tung gemäß Fig. 1b nach der Befestigung an einem Rundtisch;

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Rundtisches aus Fig. 1c;

Fig. 3 eine vergrößerte, schematische Darstellung der Spannvorrichtung aus Fig. 1c;

Fig. 4 eine weitere vergrößerte, schematische Dar­ stellung der Spannvorrichtung aus Fig. 1c, bei der die Wirkung des Übersetzungsmechanis­ mus illustriert ist;

Fig. 5 eine Abwandlung der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Spannvorrichtung;

Fig. 6a und 6b eine perspektivische Darstellung einer bevor­ zugten Ausführungsform der Spannvorrichtung, die ringförmig um einen Rundtisch gelegt ist.

In den Fig. 1a bis 1c ist ein spannbares Maßband 1, z. B. ein Stahlmaßband, dargestellt, das zur Schaffung eines Win­ kelmeßsystems für große Rundtische am Außenumfang eines Rundtisches angebracht werden kann. Das Maßband 1 ist auf einem biegsamen bzw. biegeschlaffen, kreisförmig um einen Rundtisch legbaren Grundband 10 angeordnet. Zwischen dem Maßband 1 und dem Grundband 10 ist eine Gleit- oder Entkop­ pelschicht, z. B. in Form einer Ölschicht, vorgesehen, um ein möglichst reibungsarmes Gleiten des Maßbandes 1 auf dem Grundband 10 zu ermöglichen. Gleichzeitig hält die Ölschicht das Maßband 1 durch Adhäsionskräfte an dem Grund­ band 10.

Alternativ kann das Maßband 1 auch unmittelbar am Außenum­ fang eines Rundtisches (also auf einem starren Grundkörper) angeordnet werden, wozu am Außenumfang des Rundtisches eine zur Aufnahme des Maßbandes geeignete Ringnut vorgesehen sein kann. In diesem Fall müßte die Gleit- oder Entkoppel­ schicht vor dem Anbringen des Maßbandes am Außenumfang des Rundtisches aufgebracht werden, was einen zusätzlichen Arbeitsschritt bei der Montage des Maßbandes am Rundtisch bedeutet, der bei Verwendung eines Grundbandes zur Aufnahme des Maßbandes hinfällig ist.

Das Maßband 1 weist an seinem äußeren Umfang eine optisch abtastbare Strichteilung auf und ermöglicht daher durch seine kreisförmige Anordnung auf dem Grundband 10 eine Winkelmessung durch Abtastung der Strichteilung mit einer geeigneten Abtasteinrichtung. Die Länge des Maßbandes 1 ist so gewählt, daß sich die beiden Enden 11, 12 des Maßban­ des 1 in einem Abstand a gegenüberliegen, wenn das Maß­ band 1 zusammen mit dem Grundband 10 um einen Rundtisch gelegt ist.

Gemäß Fig. 1b sind die beiden Enden 11, 12 des Maßbandes (nicht aber die Enden des Grundbandes 10) mit einer Spann­ vorrichtung 2 in Form eines Spannschlosses verbunden, die eine exakte Positionierung der beiden Enden 11, 12 durch Spannen des Maßbandes 1 ermöglicht, ohne unmittelbar auf das Grundband 10 einzuwirken. Erfindungsgemäß weist die Spannvorrichtung einen Übersetzungsmechanismus 3 auf, der eine Kraftumlenkung 20 in Form eines Deformationselementes 21 und zwei Hebel 31, 32 umfaßt, deren eines Ende jeweils mit dem Deformationselement 21 und deren anderes Ende jeweils mit einem Ende 11, 12 des Maßbandes 1 verbunden ist. Die Verbindung der Hebel 31, 32 mit dem Maßband 1 kann z. B. durch eine Schweiß- oder eine Schraubverbindung gebil­ det sein. Weitere Einzelheiten über den Aufbau der Spannvor­ richtung 2, insbesondere hinsichtlich des Aufbaus und der Funktion des Übersetzungsmechanismus 3 werden weiter unten anhand der Fig. 3 bis 6 erläutert werden.

Vom Funktionsprinzip her zeichnet sich die Spannvorrich­ tung 2 dadurch aus, daß durch Einwirken auf ein Betäti­ gungselement 41 der Spannvorrichtung 2 über den Überset­ zungsmechanismus 3 eine Einstellung der Position der En­ den 11, 12 des Maßbandes 1 bewirkt werden kann. Durch die Wahl einer hinreichend hohen Übersetzung (in diesem Fall in Form einer sogenannten "Untersetzung") kann dabei eine sehr hohe Genauigkeit bei der Einstellung der Position der Enden 11, 12 des Maßbandes und damit des Abstandes a zwi­ schen diesen Enden erreicht werden.

Nach der Verbindung des Maßbandes 1 mit der Spannvorrich­ tung 2 werden diese gemäß Fig. 1c gemeinsam axial auf die äußere Mantelfläche 50 eines Rundtisches 5 geschoben, der in Fig. 2 näher dargestellt ist.

Der Rundtisch 5 weist eine zentrale Bohrung 52 auf, die der Aufnahme weiterer Funktionsgruppen auf dem Rundtisch dient, sowie eine am Umfang des Rundtisches 5 vorgesehene Ausspa­ rung 55 zur Aufnahme der Spannvorrichtung 2. Die Ausspa­ rung 55 ist mit zwei seitlichen Ausbuchtungen 56, 57 verse­ hen, in die jeweils ein Lagerelement 38 bzw. 39 der Spann­ vorrichtung 2 hineinragt und sich dort an jeweils einer Stützfläche 58, 59 abstützt.

Es wird nun Bezug genommen auf die schematische Darstellung der Spannvorrichtung 2 in Fig. 3, anhand der der Aufbau und die Funktion der Spannvorrichtung näher erläutert werden.

Die Spannvorrichtung 2 umfaßt ein längsbewegbares Betäti­ gungselement 41, z. B. in Form einer Stellschraube, das auf ein Deformationselement 21 in Form eines flächigen, gewölb­ ten und elastisch verformbaren Bauelementes (vom Typ einer Blattfeder) mit einer Kraft F einwirkt. Das Deformationsele­ ment 21 ist an seinen beiden Enden 22, 23 einstückig mit dem Ende 31a, 32a jeweils eines Hebels 31 bzw. 32 verbun­ den. Die beiden Hebel 31, 32 sind mit ihrem anderen En­ de 31b, 32b jeweils (wie in den Fig. 1b und 1c darge­ stellt) an einem Ende 11 bzw. 12 des Maßbandes 1 befestigt.

Die Hebel 31, 32 sind um je ein Gelenk 36 bzw. 37 ver­ schwenkbar und bilden dadurch jeweils einen ersten, dem De­ formationselement 21 (und damit dem Betätigungselement 41) zugeordneten Hebelarm 33 sowie einen zweiten, dem jeweili­ gen Ende 11 bzw. 12 des Maßbandes 1 zugeordneten zweiten Hebelarm 34. Zur Erzielung der gewünschten Übersetzung sind die zweiten Hebelarme 34 der Hebel 31, 32 jeweils kürzer als die ersten Hebelarme 33.

Die beiden Gelenke 36, 37 sind in ein Joch 35 integriert, das sich zwischen den beiden Hebeln 31, 32 erstreckt und diese über die Gelenke 36, 37 miteinander verbindet. In dem Joch 35 kann außerdem das Betätigungselement 41 gelagert sein. Hierzu kann z. B. eine Stellschraube als Betätigungs­ element in einer Durchgangsbohrung des Joches 35 angeordnet werden.

Das Joch 35 bildet somit einen Kern der Spannvorrichtung 2, an dem sich einerseits das Betätigungselement 41 und ande­ rerseits über die Gelenke 36, 37 die beiden Hebel 31, 32 abstützen. Ferner stützt sich die gesamte Spannvorrich­ tung 2 über die beiden Lagerelemente 38, 39, die in Aus­ buchtungen 56, 57 der Aussparung 55 des Rundtisches 5 (vergl. Fig. 1a bis 1c) angeordnet sind, über Stützflä­ chen 58, 59 des Rundtisches 5 an diesem ab.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Gelenke 36, 37 als Biegegelenke einstückig mit dem Joch 35 ausgebildet. Wenn zusätzlich noch die beiden Lagerelemente 38, 39 ein­ stückig an jeweils einen der Hebel 31 bzw. 32 angeformt sind, dann bildet die gesamte Spannvorrichtung 2 (abgesehen von dem Betätigungselement 41), die im wesentlichen aus dem Deformationsglied 21, den beiden Hebeln 31, 32, dem Joch 35 mit den Gelenken 36, 37 und den beiden Lagerelementen 38, 39 besteht, eine einteilige Baugruppe.

Diese Ausführungsform ist in solchen Fällen besonders vorteilhaft, bei denen der Rundtisch, um den das mit der Spannvorrichtung 2 versehene Maßband herumgelegt werden soll, eine freie Achse 51 aufweist. Das Maßband 1 kann dann zusammen mit der Spannvorrichtung 2 axial auf den entspre­ chenden Rundtisch 5 aufgeschoben werden. In anderen Anwen­ dungsfällen ist es dagegen vorteilhaft, die Spannvorrich­ tung 2 mehrteilig, insbesondere zweiteilig auszubilden, wie weiter unten anhand des in Fig. 5 dargestellten Ausführungs­ beispiels noch näher erläutert werden wird.

Es soll nun zunächst anhand Fig. 4 näher erläutert werden, wie ein Einwirken des Betätigungselementes 41 auf das Deformationselement 21 entlang einer Wirkrichtung W, das eine Verformung des Deformationselementes 21 parallel zur Wirkrichtung W um einen Betrag dH zur Folge hat, zu einer definierten Verschiebung der dem Maßband zugeordneten Hebelenden 31b, 32b, um einen definierten Betrag S senk­ recht zu der Wirkrichtung W führt.

Die in Fig. 4 gezeigte Spannvorrichtung 2 ist in ihrem Aufbau im wesentlichen identisch mit der in Fig. 3 darge­ stellten; der einzige Unterschied besteht darin, daß hier kein längsverschiebliches Betätigungselement 41, sondern vielmehr ein Betätigungselement 42 in Form eines Exzenters zur Anwendung kommt, das an dem Joch 35 gelagert ist. Dies ändert aber nichts an der Funktionsweise der Spannvorrich­ tung, die in beiden Fällen identisch ist. Diese soll nun anhand der Fig. 4 näher erläutert werden, ohne daß auf den Aufbau der (bereits anhand Fig. 3 beschriebenen) Spannvor­ richtung nochmals näher eingegangen wird.

Gemäß Fig. 4 wirkt das Betätigungselement 42 in Form eines Exzenters auf ein längserstrecktes, gewölbtes und elastisch ausgebildetes Deformationselement 21 der Länge 2*L (Er­ streckung quer zur Wirkrichtung W des Exzenters) und der Höhe H (Erstreckung parallel zur Wirkrichtung W) radial ein, was je nach der Drehrichtung des Exzenters 42 eine Zunahme oder Abnahme der Höhe H des Deformationselemen­ tes 21 um einen Betrag dH zur Folge hat. Dies führt wieder­ um zu einer Änderung der Länge 2*L des Deformationselemen­ tes 21, da dessen Enden 22, 23 nicht fest eingespannt, sondern vielmehr quer zu der Wirkrichtung W des Exzenters 42 beweglich sind. Für den Betrag x, um den jedes der beiden Enden 22, 23 des Deformationselementes 21 dabei im wesentlichen quer zu der Wirkrichtung W verschoben wird (halbe Deformationsgliedlängenänderung), gilt - unter der Annahme eines sich im unbelasteten Zustand entlang eines Kreisbogenabschnittes erstreckenden Deformationselemen­ tes 21 - in Abhängigkeit von der Änderung dH der Höhe H des Deformationselementes 21:

x(dH) = L - {(-2*L)²/4 + 3*dH²/4}^1/2

Bei einer Änderung dH der Höhe H des Deformationselemen­ tes 21 von 0.1 mm ergibt dies beispielsweise eine Verschie­ bung der beiden Enden 22, 23 des Deformationselementes 21 quer zu der Wirkrichtung W des Exzenters um je 0.00025 mm. Das Deformationselement 21 bewirkt somit zum einen eine Um­ setzung der entlang der Wirkrichtung W radial auf das Defor­ mationselement 21 einwirkenden Kraft in eine Bewegung quer zur Wirkrichtung W und zum anderen eine erhebliche Überset­ zung (in diesem Fall in Form einer sogenannten "Unterset­ zung").

Eine weitere Untersetzung läßt sich durch eine geeignete Wahl der Längen H1, H2 der Hebelarme 33, 34 der beiden Hebel 31, 32 erreichen, über die die Enden 22, 23 des Deformationselementes 21 mit den Enden 11, 12 des Maßban­ des 1 gekoppelt sind. Diese Untersetzung läßt sich ohne weiteres aus den bekannten Hebelgesetzen bestimmen.

So ergibt sich schließlich eine definierte Änderung der Positionen der beiden Enden 11, 12 des Maßbandes 1 (vergl. Fig. 1a bis 1c) in Abhängigkeit von der Änderung dH der Höhe H des Deformationselementes 21, die durch radiales Einwirken des Betätigungselementes 42 in Form eines Exzen­ ters auf das Deformationselement 21 erzeugt wird und die eine Verschiebung der dem Maßband 1 zugeordneten Enden 31b, 32b der Hebel 31, 32 um einen Betrag S quer zur Wirkrich­ tung W des Betätigungselementes 42 zur Folge hat.

Dabei führt eine Bewegung des Exzenters 42, die eine Verrin­ gerung der Höhe H des Deformationselementes 21 bewirkt, dazu, daß sich die beiden Enden des Maßbandes aufeinander zu bewegen, also das Maßband gespannt wird. Eine entgegenge­ setzte Bewegung des Exzenters 42 führt demgegenüber zu einer Entspannung des Maßbandes. Entsprechendes gilt bei der Verwendung einer Stellschraube oder dergl. als Betäti­ gungselement anstelle des Exzenters 42.

Das vorstehend erläuterte Ausführungsbeispiel zeigt, daß Änderungen dH der Höhe H des Deformationselementes 21 in der Größenordnung eines Bruchteils eines Millimeters zu einer Verschiebung der Position der Enden 11, 12 des Maßban­ des 1 um einen Weg S in der Größenordnung eines Bruchteils eines Mikrometers führen, also hier eine sehr große Überset­ zung hin zu kleineren Verschiebungen der Enden des Maßban­ des bezogen auf die Bewegung des Betätigungselementes ("Untersetzung") erreicht wird.

Die Fig. 6a und 6b zeigen perspektivisch eine mögliche konkrete Ausgestaltung der anhand der schematischen Darstel­ lung in den Fig. 3 und 4 erläuterten Spannvorrichtung 2.

Man erkennt in den Fig. 6a und 6b ein Maßband 1, das um einen Bund 53 an der äußeren Mantelfläche 50 eines mit einer zentralen Bohrung 52 versehenen Rundtisches 5 gelegt ist und das mit seinen beiden Enden 11, 12 an jeweils einem nach innen ragenden Ende 31b, 32b zweier Hebel 31, 32 befestigt ist, die einen Bestandteil einer Spannvorrich­ tung 2 zum Spannen des Maßbandes 1 bilden. Der sich an den Bund 53 anschließende Absatz 54 des Rundtisches 5 dient dabei als Geräteauflage.

Die Spannvorrichtung 2 ist einstückig ausgebildet und umfaßt ein Joch 35, an das seitlich zwei Gelenke 36, 37 in Form von scharnierartig ausgebildeten Biegegelenken ange­ formt sind, an die sich wiederum einstückig die um die Gelenke 36, 37 verschwenkbaren Hebel 31, 32 anschließen. An ihren dem Maßband 1 abgewandten Enden 31a, 32a sind die beiden Hebel 31, 32 über ein Deformationselement 21 mitein­ ander verbunden, bei dem es sich um elastisch verformbares, gewölbtes, flächiges Bauelement handelt.

An die beiden Hebel 31, 32 sind im Bereich der Gelenke 36, 37, jedoch von diesen abgewandt, zwei Lagerelemente 38, 39 angeformt, die in seitlichen Ausbuchtungen 56, 57 der zur Aufnahme der Spannvorrichtung 2 vorgesehenen Aussparung 55 angeordnet sind und die jeweils einen Zylinderstift 38a, 38b umgreifen, über den sie sich linienartig an Stützflä­ chen 58, 59 des Rundtisches 5 abstützen. Die Zylinderstif­ te 38a, 38b sind in die Lagerelemente 38, 39 eingelegt und dort durch Kleben befestigt. Die Stützflächen 58, 59 bilden ein Widerlager für die Spannvorrichtung 2, an dem diese über die Lagerelemente 38, 39 und die Zylinderstifte 38a, 38b abgestützt ist.

Mit der in den Fig. 6a und 6b perspektivisch dargestell­ ten und einen Übersetzungsmechanismus 3 der vorstehend beschriebenen Art aufweisenden Spannvorrichtung 2 lassen sich in der anhand der Fig. 3 und 4 beschriebenen Weise die Positionen der beiden Enden 11, 12 des Maßbandes 1 durch Spannen dieses Bandes gezielt einstellen. Zum Einwir­ ken auf das Deformationselement 21 dient dabei eine Stell­ schraube 41, die in einer Ausnehmung des Joches 35 gelagert ist und die in ihrem Kopf 410 seitliche Öffnungen 411 aufweist, so daß sie seitlich für ein Werkzeug zugänglich ist.

Anhand Fig. 6b ist erkennbar, daß sich zwischen den beiden Enden 11, 12 des Maßbandes ein Spalt befindet, dessen Größe von der Spannung des Maßbandes 1 abhängt. Es handelt sich hier also um eine Ausführungsform einer Spannvorrichtung, mit der die beiden Enden 11, 12 des Maßbandes 1 nicht auf Stoß aneinander gelegt werden sollen, sondern mit der vielmehr ein definierter Abstand der beiden Enden einge­ stellt werden soll.

Selbstverständlich läßt sich die vorliegende Erfindung aber auch dann anwenden, wenn die Spannvorrichtung dazu vorgese­ hen ist, die beiden Enden des Maßbandes miteinander zur Anlage zu bringen. Ferner kann die in Fig. 6b dargestellte Ausführungsform einer Spannvorrichtung noch auf andere Weise abgeändert werden, z. B. indem anstelle der Biegegelen­ ke 36, 37 Drehgelenke, insbesondere in Form von Kugelgelen­ ken, verwendet werden.

Auch die Wahl des Betätigungselementes der Spannvorrichtung kann variiert werden, wobei gemäß Fig. 6 in dem Joch 35 eine Bohrung 35a vorgesehen ist, die zur Aufnahme einer mit dem Deformationselement 21 zusammenwirkenden Stellschraube als Betätigungselement vorgesehen ist.

Fig. 5 zeigt eine Abwandlung des anhand der Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiels einer Spannvorrichtung, bei dem anstelle eines Deformationselementes 21 ein Keilge­ triebe 26, 27, 28 als Kraftumlenkung 25 verwendet wird. Dieses umfaßt einen Zylinder 26, der zwischen zwei Kei­ len 27, 28 angeordnet ist und mit seiner Mantelfläche an den Keilflächen 29 der beiden Keile 27, 28 anliegt. Auf die Mantelfläche des Zylinders 26 wirkt radial ein längsbeweg­ bares Betätigungselement 41, z. B. in Form einer Stellschrau­ be, ein, so daß sich der Zylinder 26 entlang der Wirkrich­ tung W des Betätigungselementes 41 quer zu seiner Längsach­ se bewegen läßt.

Eine Bewegung des Zylinders 26 entlang der Wirkrichtung W des Betätigungselementes 41 hat eine Bewegung der beiden Keile 27, 28 quer zu der Wirkrichtung W zur Folge. An den Keilen 27, 28 ist wiederum je ein Ende 31a, 32a der beiden Hebel 31, 32 befestigt bzw. angeformt, die mit ihren ande­ ren Enden 31b, 32b mit dem Maßband 1 des Winkelmeßsystems (vergl. Fig. 1a - 1c) verbunden sind.

Die Funktion der in Fig. 5 dargestellten Spannvorrichtung 2 stimmt abgesehen von den Unterschieden in der Funktionswei­ se eines Keilgetriebes verglichen mit der eines Deformation­ selementes mit den anhand der Fig. 3 und 4 beschriebenen Spannvorrichtungen überein.

Die in Fig. 5 gezeigte Spannvorrichtung eignet sich insbe­ sondere in solchen Anwendungsfällen, bei denen die Spannvor­ richtung mehrteilig ausgebildet ist. Hierzu kann beispiels­ weise vorgesehen sein, daß eines der beiden Gelenke 36, 37, die hier vorzugsweise als Drehgelenke ausgebildet sind, über einen Stift oder dergl. lösbar mit dem Joch 35 verbun­ den ist.

Bei der in Fig. 5 dargestellten Spannvorrichtung kann die Montage des Maßbandes und der Spannvorrichtung an einem Rundtisch in der Weise erfolgen, daß die beiden Baugruppen der Spannvorrichtung, von denen z. B. eine aus einem He­ bel 31, dem zugehörigen Gelenk 36 und dem zugehörigen Keil 27 und die andere aus dem zweiten Hebel 32, dem zugehö­ rigen Gelenk 37 mit samt dem Joch 35 und dem entsprechenden Keil 28 besteht, erst innerhalb der Aussparung 55 des Rund­ tisches 5 zu einer funktionsfähigen Spannvorrichtung 2 zu­ sammengebaut werden.

Claims (26)

1. Winkelmeßsystem mit

• 1. einem spannbaren Maßband, das eine mittels einer Ab­ tasteinheit abtastbare Meßteilung aufweist und das zur Winkelmessung ringartig angeordnet wird, und
• 2. einer Spannvorrichtung, die mit mindestens einem Ende des Maßbandes verbunden ist und mit der das Maßband zur Festlegung der Position des Endes spannbar ist,

gekennzeichnet durch

einen Übersetzungsmechanismus (3), über den ein Betäti­ gungselement (41, 42) der Spannvorrichtung (2) mit mindestens einem Ende (11, 12) des Maßbandes (1) derart gekoppelt ist, daß durch Einwirken auf die Spannvorrich­ tung (2) mittels des Betätigungselementes (41, 42) eine durch die Übersetzung festgelegte Änderung der Position des entsprechenden Endes (11, 12) des Maßbandes (1) bewirkt werden kann.

2. Winkelmeßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übersetzungsmechanismus (3) als Untersetzung dient und eine Bewegung des Betätigungselementes (41, 42) entlang eines ersten Weges (dH) in eine Bewegung des Endes (11, 12) des Maßbandes (1) entlang eines zweiten, kürzeren Weges (S) umsetzt.

3. Winkelmeßsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Übersetzungsmechanismus (3) durch mechanische Koppelelemente (20, 25, 31, 32) gebildet wird, über die das Betätigungselement (41, 42) mit mindestens einem Ende (11, 12) des Maßbandes (1) gekop­ pelt ist.

4. Winkelmeßsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (41, 42) über den Übersetzungsmechanismus (3) mit beiden Enden (11, 12) des Maßbandes (1) gekoppelt ist.

5. Winkelmeßsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Übersetzungsmechanis­ mus (3) einen Hebel (31, 32) mit zwei Hebelarmen (33, 34) umfaßt, von denen der erste dem Betätigungsele­ ment (41, 42) und der zweite dem Ende (11, 12) des Maß­ bandes (1) zugeordnet ist, und daß der erste Hebelarm (33) länger ist als der zweite Hebelarm (34).

6. Winkelmeßsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (31, 32) um ein Gelenk (36, 37) in Form eines Drehgelenkes verschwenkbar ist.

7. Winkelmeßsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (31, 32) um ein Gelenk (36, 37) in Form eines Biegegelenkes verschwenkbar ist.

8. Winkelmeßsystem nach Anspruch 4 und einem der Ansprü­ che 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Überset­ zungsmechanismus (3) zwei Hebel (31, 32) umfaßt, die zur Kopplung des Betätigungselementes (41, 42) mit jeweils einem Ende (11, 12) des Maßbandes (1) dienen.

9. Winkelmeßsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hebel (31, 32) über ein Joch (35) mitein­ ander verbunden sind und daß an dem Joch (35) zwei Gelenke (36, 37) vorgesehen sind, wobei um jedes Ge­ lenk (36, 37) einer der Hebel (31, 32) verschwenkbar ist.

10. Winkelmeßsystem nach Anspruch 7 und 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gelenke (36, 37) einstückig in das Joch (35) integriert sind.

11. Winkelmeßsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß das Joch (35), die Gelenke (36, 37) und die Hebel (31, 32) als einstückige Baueinheit ausgebildet sind.

12. Winkelmeßsystem nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hebel (31, 32) als voneinander separate Bauteile ausgebildet sind.

13. Winkelmeßsystem nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Übersetzungsmecha­ nismus (3) eine Kraftumlenkung (20, 25) umfaßt, auf die das Betätigungselement (41, 42) entlang einer ersten Richtung (W) einwirkt und die eine Bewegung im wesentli­ chen senkrecht zur Wirkrichtung (W) des Betätigungsele­ mentes (41, 42) erzeugt, die zu einer Änderung der Posi­ tion mindestens eines Endes (11, 12) des Maßbandes (1) führt.

14. Winkelmeßsystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß die senkrecht zur Wirkrichtung (W) erzeugte Bewegung entlang eines kürzeren Weges (x) erfolgt als die auf die Kraftumlenkung (20, 25) einwirkende Bewe­ gung des Betätigungselementes (41, 42).

15. Winkelmeßsystem nach Anspruch 13 oder 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kraftumlenkung (25) ein Keilge­ triebe (26, 27, 28) aufweist und das Betätigungsele­ ment (41) auf ein Element (26) des Keilgetriebes (26, 27, 28) einwirkt.

16. Winkelmeßsystem nach Anspruch 13 oder 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kraftumlenkung (20) ein Deformati­ onselement (21) aufweist, auf das das Betätigungsele­ ment (41, 41) einwirkt und das quer zur Wirkrichtung (W) des Betätigungselementes (41, 42) verformbar ist.

17. Winkelmeßsystem nach einem der Ansprüche 5 bis 12 und einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftumlenkung (20, 25) über mindestens einen Hebel (31, 32) mit mindestens einem Ende (11, 12) des Maßbandes (1) gekoppelt ist.

18. Winkelmeßsystem nach Anspruch 11 und 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kraftumlenkung (20), das Joch (35), die Gelenke (36, 37) und die Hebel (31, 32) als ein­ stückige Baueinheit ausgebildet sind.

19. Winkelmeßsystem nach einem, der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsele­ ment (42) als Exzenter ausgebildet ist.

20. Winkelmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (41) als längsbewegbares Element, insbesondere als Stell­ schraube, ausgebildet ist.

21. Winkelmeßsystem nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Enden (11, 12) des Maßbandes (1) mittels der Spannvorrichtung (2) aneinander anlegbar sind.

22. Winkelmeßsystem nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Enden (11, 12) des Maßbandes (1) mittels der Spannvorrichtung (2) derart positionierbar sind, daß zwischen den beiden Enden (11, 12) eine Lücke verbleibt.

23. Winkelmeßsystem nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrich­ tung (2) in eine Aussparung (55) eines von dem Maß­ band (1) umgebenen Körpers (5), insbesondere eines Rund­ tisches, einsetzbar ist.

24. Winkelmeßsystem nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrich­ tung (2) mindestens ein Lagerelement (37, 38) aufweist, über das sich die Spannvorrichtung (3) an einer Stütz­ fläche (58, 59) eines von dem Maßband umgebenen Kör­ pers (5) abstützen kann.

25. Winkelmeßsystem nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Maßband (1) auf einem ringförmig anordenbaren Grundband (10) angebracht ist, daß zwischen dem Maßband (1) und dem Grund­ band (10) eine Gleit- oder Entkoppelschicht vorgesehen ist und daß die Spannvorrichtung (2) ausschließlich an dem Maßband (1) angreift.