DE29521985U1

DE29521985U1 - Positionsmeßeinrichtung

Info

Publication number: DE29521985U1
Application number: DE29521985U
Authority: DE
Original assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Current assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority date: 1994-05-06
Filing date: 1995-04-11
Publication date: 1999-01-28
Anticipated expiration: 2005-04-12

Description

DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH 10. April 1995

Positionsmeßeinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Positionsmeßeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Derartige Positionsmeßeinrichtungen werden zur Messung der Relativlage zweier Bauteile eingesetzt und können als Längen- oder Winkelmeßeinrichtungen ausgeführt sein.

Aus der DE 25 05 587 C3 ist eine Längenmeßeinrichtung bekannt, bei der eine Maßverkörperung an einem Trägerkörper mittels einer Klebeschicht befestigt ist. Um Meßungenauigkeiten bei unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Maßverkörperung und des Trägerkörpers zu vermeiden, erfolgt die Befestigung ohne direkte Berührung zwischen der Maßverkörperung und des Trägerkörpers, wobei ein elastischer Kleber Verwendung findet. Nachteilig ist dabei, daß die Maßverkörperung durch diese

ausschließlich elastische Befestigung nicht ausreichend fest gehalten ist und zu Schwingungen neigt.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird in der DE 26 43 304 B2 vorgeschlagen, die Maßverkorperung auf den Rändern einer in Meßrichtung verlaufenden rechteckigen Nut eines Trägerkörpers aufliegend zu befestigen. Die Maßverkorperung ist in seiner Mitte mittels eines unelastischen Klebemittels in der Nut und zu beiden Seiten mittels eines hochelastischen Klebemittels in der Nut mit dem Trägerkörper verbunden. Dies hat wiederum den Nachteil, daß die ■» Maßverkorperung aufgrund der elastischen Befesti

gung an ausschließlich einer Fläche leicht zum Schwingen angeregt werden kann. Der direkte Kontakt der Maßverkorperung mit den Rändern der Nut hat weiterhin den Nachteil, daß fertigungsbedingte Unebenheiten des Trägerkörpers auf die Maßverkorperung übertragen werden, wodurch bei der Messung Fehler auftreten können.

Um die Schwingungen der Maßverkorperung zu reduzieren, wurde weiterhin vorgeschlagen, die Maßverkorperung nicht nur über eine Fläche an dem Trägerkörper zu befestigen. Eine derartige Positionsmeßein- ) richtung ist in der DE 31 18 607 C2 beschrieben.

Zur Aufnahme der Maßverkorperung ist in dem Trägerkörper eine Längsnut eingebracht. Die Maßverkorperung steht mit einer Seitenfläche der Nut und mit der Grundfläche der Nut in direktem Kontakt. Der Raum zwischen der weiteren Seitenfläche der Nut und einer Fläche der Maßverkorperung ist mit einem Gummistab und einem elastischen Kleber als Vergußmasse ausgefüllt. Die Maßverkorperung ist also in einem Teilbereich eingespannt befestigt. Der Nachteil bei dieser Einrichtung besteht darin,

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daß der mit elastischem Kleber auszufüllende Raum relativ breit ist, was sich auf die Schwingungseigenschaften der Maßverkörperung wieder negativ auswirkt.
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Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß durch die Einspannung der Maßverkörperung mittels des Gummistabes die freie Längsausdehnung zwischen der Maßverkörperung und des Trägerkörpers behindert wird.

In der DE 36 05 789 Cl ist ferner eine Positionsmeßeinrichtung beschrieben, bei der die Maßverkörperung ebenfalls in einer Nut eines Trägerkörpers befestigt ist. Die Maßverkörperung ist an einer Schmalseite in dauerelastischer Vergußmasse eingebettet. Um Langenausdehnungen zwischen der Maßverkörperung und dem Trägerkörper zu gewährleisten, muß die Vergußmasse hochelastisch sein, was die Schwingungseigenschaften und die Stabilität der Maßverkörperung nachteilig beeinflußt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Positionsmeßeinrichtung zu schaffen, bei der ungleiche thermische Eigenschaften der Maßverkörperung und des Trägerkörpers praktisch keine Verfälschungen des Meßergebnisses hervorrufen und die Maßverkörperung trotzdem relativ schwingungsfest am Trägerkörper befestigt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß eine nahezu ungehinderte Längenausdehnung des Trägerkörpers relativ zur Maßverkörperung erfolgen kann. Dieser Vorteil kommt besonders dann zum Tragen, wenn die Maßverkörperung aus Glas und der Trägerkörper aus Metall, beispielsweise Aluminium ist.

Weiterhin ist eine stabile und schwingungsarme Befestigung gewährleistet.

Zweckdienliche Ausbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Längenmeßeinrichtungen nach der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt

Figur 1 eine perspektivische Darstellung einer Längenmeßeinrichtung im ·* Teilschnitt,

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Figur 2 einen Querschnitt eines Ausschnittes Z der Längenmeßeinrichtung gemäß Figur 1.

Eine in Figur 1 dargestellte Längenmeßeinrichtung besteht aus einem Gehäuse 1 als Trägerkörper für eine Maßverkörperung 2. Auf der Maßverkörperung 2 ist eine Teilung 3 aufgebracht, die von einer Abtasteinrichtung 4 photoelektrisch abgetastet wird. Das Gehäuse 1 besteht aus Aluminium und die Maßver-&lgr; körperung 2 aus Glas. Um die Relativbewegung zwi

schen zwei Bauteilen zu messen, ist das Gehäuse 1 an einem dieser Bauteile und die Abtasteinrichtung 4 am anderen Bauteil befestigt. Die Maßverkörperung 2 und die Abtasteinrichtung 4 sind durch das Gehäuse 1 und durch eine Dichtung 5 vor Umwelteinflüssen abgeschirmt.

Gemäß der Erfindung ist in dem Gehäuse 1 eine in Meßrichtung X verlaufende Nut 6 vorgesehen, in der die Maßverkörperung 2 längsverschieblich und trotzdem relativ stabil und schwingungsfest eingebracht

ist. Die Maßverkörperung 2 ist an einer Seitenfläche 7 mit einer dünnen elastischen Klebstoffschicht 8 (Dicke etwa 0,1mm) versehen. Die Klebstoffschicht 8 zwischen der Maßverkörperung 2 und dem Gehäuse 1 ist eine fixierende Trennschicht, die Relativbewegungen zwischen der Maßverkörperung 2 und dem Gehäuse 1 aufgrund von unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten in Längserstreckung zuläßt. Ein Querschnitt dieser Längenmeßeinrichtung ist als Einzelheit Z in Figur 2 dargestellt.

Die Klebstoffschicht 8, die vorteilhaft silikonfrei ist, verhindert ein Verrutschen der Maßverkörperung 2 gegenüber dem Gehäuse 1 ohne die freie relative Ausdehnung dieser zwei Komponenten wesentlich zu behindern. Reibung zwischen Gehäuse 1 und Maßverkörperung 2 wird weitestgehend verhindert.

Durch Federn 9, die in die Nut 6 zwischen Nutwand 0 6b und Maßverkörperung 2 eingespreizt werden, wird verhindert, daß die Maßverkörperung 2 unter den Kräften der Abtasteinrichtung 4 von der Klebstoffschicht 8 abgeschält wird. Ebenso wird ein Lösen der Maßverkörperung 2 von der Klebstoffschicht 8 aufgrund von Vibrationen und Beschleunigungskräften verhindert.

Vorteilhaft kann in Maßstabmitte eine stärkere Feder eingesetzt werden, um den Lagenullpunkt zu sichern.

Die Erfindung ist auch bei Winkelmeßeinrichtungen einsetzbar. In diesem Fall ist die Teilung der Maßverkörperung auf einem Kreisbogen aufgebracht.
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Weiterhin kann die Erfindung nicht nur bei Maßverkörperungen aus Glas verwendet werden. Die Maßverkorperung kann auch aus Metall oder Kunststoff bestehen. Ebenso ist die Erfindung nicht auf das lichtelektrische Abtastprinzip beschränkt. Die Maßverkorperung kann auch eine Teilung aufweisen, die auf dem kapazitiven, induktiven oder magnetischen Prinzip beruht. Auf der Maßverkorperung können auch mehrere Teilungsspuren oder eine absolute Informationsspur aufgebracht sein.

Der Trägerkörper für die Maßverkorperung 2 muß nicht notwendigerweise ein Gehäuse sein, er kann auch nur eine Metallschiene sein, wie sie bei sogenannten offenen Systemen bekannt ist.

Claims

DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH 11. November 1998 isprüche

1. Positionsmeßeinrichtung mit einer Maßverkörperung (2), die von einer Abtasteinrichtung (4) zur Ermittlung von Positionsmeßwerten abgetastet wird, wobei die Maßverkörperung (2) in einer Nut (6) eines Trägerkörpers (1) befestigt ist, indem zwischen einer ersten Seitenfläche (7) der Maßverkörperung (2) und einer ersten Fläche (6a) der Nut (6) eine relativ dünne Klebstoffschicht (8) eingebracht ist, und zwischen einer zweiten Seitenfläche der Maßverkörperung (2) und einer zweiten Fläche (6b) der Nut (6) wenigstens ein Federelement (9) eingespreizt ist, welches eine Klemmung der Maßverkörperung (2) im Trägerkörper (1) bewirkt, aber die thermische Längenänderungen der Maßverkörperung (2) im wesentlichen unabhängig vom Trägerkörper (1) in Meßrichtung (X) zuläßt, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement ein Federblech (9) ist.

2. Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß voneinander beabstandete Federelemente (9) vorgesehen sind.

3. Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einer bevorzugten Position längs der Maßverkörperung (2) ein verstärktes Federelement zur Sicherung des Lagenullpunktes vorgesehen ist.

4. Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Klebstoffschicht (8) und das Federelement (9) in der Nut (6) unter Zwischenschaltung der Maßverkörperung (2) gegenüberliegen.

5. Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebstoffschicht eine Klebefolie ist.

6. Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (1) ein Hohlprofil ist.

7. Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federblech (9) V-förmig geformt ist und sich ein Schenkel an der zweiten Fläche (6b) der Nut (6) abstützt und sich der gegenüberliegende Schenkel an der zweiten Seitenfläche der Maßverkörperung (2) abstützt.

8. Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Klebstoffschicht (8) silikonfrei ist.