DE3824194A1

DE3824194A1 - Positionsmesseinrichtung

Info

Publication number: DE3824194A1
Application number: DE3824194A
Authority: DE
Inventors: Guenther Dr Ing Nelle
Original assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Current assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority date: 1988-06-29
Filing date: 1988-07-16
Publication date: 1990-01-18

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Positionsmeßeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Derartige Positionsmeßeinrichtungen können als Längen- oder Winkelmeßeinrichtungen ausgeführt sein, die nach den verschiedensten physikalischen Prinzipien arbeiten.

Die Positionsmeßeinrichtungen werden an Maschinen eingesetzt, um die Relativlage zweier oder mehrerer Maschinen-Bauteile zu bestimmen.

Wenn die Positionsmeßeinrichtungen in feuchter Um gebung - beispielsweise in sogenannten Bearbei tungszentren - eingesetzt werden, ist auch bei ge kapselten Positionsmeßeinrichtungen die Gefahr groß, daß durch kleinste Lecks Feuchtigkeitsdämpfe ins Innere eindringen. Bei Temperaturschwankungen können die Dämpfe kondensieren und sich unkontrol liert niederschlagen, so daß Temperaturschwankungen die Funktion der Positionsmeßeinrichtungen beein flussen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Positionsmeßeinrichtung mit hoher Störsicherheit und hoher Meßgenauigkeit zu schaffen.

Diese Aufgabe wird von einer Positionsmeßeinrich tung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Positionsmeß einrichtungen liegen vor allem darin, daß sich bei Temperaturschwankungen ein Temperaturgefälle zwi schen dem Innengehäuse und dem Außengehäuse ergibt, so daß die empfindliche Meßteilung und die Abtast einrichtung frei von Niederschlägen bleiben, da sich Kondensat immer am kälteren Außengehäuse nie derschlägt.

Anhand von Ausführungsbeispielen soll die Erfindung nachstehend mit Hilfe der Zeichnungen noch näher erläutert werden.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Längenmeßeinrichtung mit Doppelgehäuse im Querschnitt und

Fig. 2 eine Variante der Meßeinrichtung gemäß Fig. 1.

Eine in Fig. 1 dargestellte Längenmeßeinrichtung 1 besteht aus einem Innengehäuse 2, in dem ein Meß teilungs-Trägerkörper 3 in bekannter Weise befe stigt ist. Das Innengehäuse 2 ist geschnitten dar gestellt, so daß eine Abtasteinrichtung 4 sichtbar wird. Die Abtasteinrichtung 4 tastet in ebenfalls bekannter Weise photoelektrisch eine Meßteilung (nicht dargestellt) ab, die auf dem Meßteilungs-Trägerkörper 3 aufgebracht ist. Ein Mitnehmer 5, der den Querschnitt eines zweiseitigen Schwertes hat, verbindet die Abtasteinrichtung 4 mit einem Montagefuß 6. Der Mitnehmer 5 durchragt einen Längsschlitz 2 a im Innengehäuse 2, der durch V-förmig angeordnete Dichtlippen 7 und 8 abgedich tet ist.

Ein Außengehäuse 9 umschließt das Innengehäuse 2, welches über Halteelemente 2 b, 2 c, 2 d, 2 e im Innenraum des Außengehäuses 9 befestigt ist. Weitere Dicht lippen 10 und 11 schließen einen Längsschlitz 9 a des Außengehäuses 9 ab. Diese Dichtlippen 10 und 11 sind ebenfalls V-förmig angeordnet und werden eben falls vom Mitnehmer 5 durchragt.

Oftmals wird die Anordnung der Dichtlippen 7, 8 und 10, 11 als dachförmig beschrieben - diese Bezeich nungs- und Betrachtungsweise ist natürlich von der Anbaulage der Positionsmeßeinrichtung 1 abhängig.

Gemäß der Erfindung sind die beiden Gehäuse 2 und 9 aus verschiedenen Materialien, deren Wärmeleitkoef fizienten sich möglichst stark voneinander unter scheiden. So soll das Gehäuse 2 einen möglichst kleinen und das Gehäuse 9 einen möglichst großen Wärmeleitkoeffizienten haben. Aus diesem Grund be steht das Innengehäuse 2 aus faserverstärktem Kunststoff und das Außengehäuse 9 aus Aluminium.

Eine nicht dargestellte Maschine, bei der die Ver schiebungen zwischen Maschinenbett und Schlitten gemessen werden sollen, trägt am Maschinenbett über Montagefuß 6 und Mitnehmer 5 die Abtasteinrichtung 4 und am Schlitten die Gehäuse 2 und 9 mit dem Meß teilungs-Trägerkörper 3.

Wie eingangs beschrieben, dringt durch feinste Lecks Feuchtigkeit in den Innenraum der im wesent lichen allseitig geschlossenen Positionsmeßeinrich tung 1 ein. Durch Temperaturschwankungen in der Umgebung der Positionsmeßeinrichtung 1 kann dieser Feuchtigkeitsdampf kondensieren und sich am Meßtei lungs-Trägerkörper 3 oder an der Abtasteinrichtung 4 unkontrolliert niederschlagen. Das Kondensat stellt eine Verschmutzung der für die Funktion der Positionsmeßeinrichtung 1 wesentlichen Bauteile dar und führt deshalb zu Störungen.

Mit dem Doppelgehäuse gemäß der Erfindung wird die Gefahr des Beschlagens von Meßteilungs-Trägerkörper 3 und Abtasteinrichtung 4 sehr stark herabgesetzt.

Sinkt beispielsweise die Außentemperatur in der Umgebung der Positionsmeßeinrichtung 1 bei nahezu gesättigter Luft im Geräteinnern ab, dann werden die Innenflächen des Außengehäuses 9 wegen der hohen Wärmeleitfähigkeit sehr schnell die niedrige Außentemperatur annehmen. Anschließend kühlt die Luft zwischen dem Außengehäuse 9 und dem Innenge häuse 2 ab, die Feuchte der dann übersättigten Luft schlägt sich an den Innenflächen des Außengehäuses 9 nieder und läuft dann nach außen ab. Um das Ab laufen zu gewährleisten sind im Außengehäuse 9 an geeigneten Stellen Öffnungen 12 vorhanden. Es ent steht ein Dampfdruckgefälle zwischen dem Innenraum des Innengehäuses 2 und dem Raum zwischen den Ge häusen 2 und 9, das aber über kleine Öffnungen 13 im Innengehäuse 2 wieder ausgeglichen wird. Wegen der kleineren Wärmeleit fähigkeit des Innengehäuses 2 nimmt der Dampfgehalt im Innengehäuse 2 schneller ab, als die Temperatur, so daß keine übersättigte Luft im Innern des Innen gehäuses 2 entstehen kann, die zum Beschlagen von Meßteilungs-Trägerkörper 3 und/oder Abtasteinrich tung 4 führen könnte.

Durch die zweifachen Dichtlippen 7, 8 und 10, 11 ist ein guter mechanischer Schutz gegenüber Umgebungs einflüssen gewährleistet, der auch gegen Spritzwas ser wirkt.

Die Halteelemente 2 b, 2 c, 2 d, 2 f sind so ausgebildet, daß sich das Innengehäuse 2 in das Außengehäuse 9 einschieben läßt, dort aber seine Lage nicht ohne weiteres verändern kann. Die Halteelemente und de ren Aufnahmekanäle sind längs der Gehäuse unter brochen, um die Ableitung des Kondensates nicht zu behindern.

In Fig. 2 ist eine Variante der Positionsmeßein richtung 1 gemäß der Fig. 1 dargestellt. Bezugs zeichen sind nur eingesetzt, soweit sich Abwei chungen von Fig. 1 ergeben. Bei dieser Positions meßeinrichtung 21 weist ein Innengehäuse 22 einen Längsschlitz 22 a auf, dessen Lage gegenüber einem Längsschlitz 29 a in einem Außengehäuse 29 um ca. 90° verdreht ist. Die Längsschlitze 22 a und 29 a sind mit Dichtlippen 27, 28 und 210, 211 abgedichtet. Ein Mitnehmer 25, der eine Abtasteinrichtung 24 mit einem Montageelement 26 verbindet, ist mehrfach gekröpft, um die Längsschlitze 22 a und 29 a durch greifen zu können. Das Innengehäuse 22 stützt sich über Ansätze 22 b und 22 c an Innenflächen des Außengehäuses 29 ab und kann in gewissen Grenzen durch Einstellschrauben 22 d und 22 e justiert wer den. Zum Dampfdruckausgleich sind Öffnungen 213 vorgesehen.

Anstelle der Öffnungen 13 und 213 zum Dampfdruck ausgleich können auch andere Gehäuseöffnungen vor gesehen werden. In nicht gezeigter Weise können jeweils ein oder beide Endstücke an den Innenge häusen 2 oder 22 entfallen.

Am Außengehäuse 29 sind keine Öffnungen zum Ablei ten des Kondensates gezeigt, da für dieses Beispiel angenommen wird, daß das Kondensat über die Dicht lippen 210, 211 abtropft. Dennoch können auch bei diesem Ausführungsbeispiel gesonderte Öffnungen vorgesehen werden.

Durch die nicht fluchtende Anordnung der beiden Längsschlitze 22 a und 29 a ist der Schutz gegenüber Umgebungseinflüssen besonders hoch, so daß Eindrin gen von Feuchtigkeit noch weiter erschwert ist. Unter fluchtender Anordnung soll hier verstanden werden, daß die Längsschlitze in Richtung vom Mon tageelement zur Abtasteinrichtung auf einer Geraden hintereinander liegen, was durch die Darstellung in Fig. 1 verdeutlicht wird.

Claims

1. Gekapselte Positionsmeßeinrichtung nach Pa tent. . . (Patenanmeldung P 38 21 860.7), dadurch gekennzeichnet, daß die Kapselung aus einem In nengehäuse (2, 22) mit geringer Wärmeleitfähig keit und einem Außengehäuse (9, 29) mit hoher Wärmeleitfähigkeit besteht.

2. Gekapselte Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Innengehäuse (2, 22) aus Kunststoff und das Außengehäuse (9, 29) aus Aluminium besteht.

3. Gekapselte Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Innengehäuse (2, 22) Öffnungen (13, 213) zum Ausgleich der Dampfdrücke zwischen den beiden Gehäusen (2, 9; 22, 29) aufweist.

4. Gekapselte Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Außengehäuse (9) Öffnungen (13) zum Ableiten von Kondensat aufweist.

5. Gekapselte Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ge häuse (2, 9; 22, 29) Längsschlitze (2 a, 9 a; 22 a, 29 a) aufweisen, die mittels V-förmig angeordneter Dichtlippen (7, 8, 10, 11; 27, 28, 210, 211) abgedichtet sind.

6. Gekapselte Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mitnehmer (5, 25) zur Verbindung von Abtasteinrichtung (4, 24) und Montageelement (6, 26) vorgesehen ist, der die Dichtlippen (7, 8; 10, 11 bzw. 27, 28; 210, 211) durchgreift.

7. Gekapselte Positionsmeßeinrichtung nach den An sprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsschlitze (2 a, 9 a) in einer Flucht lie gen, so daß sie der Mitnehmer (5) geradlinig durchgreift.

8. Gekapselte Positionsmeßeinrichtung nach den An sprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsschlitze (22 a, 29 a) in einem Winkel zu einander verlaufen, so daß der Mitnehmer (25) zum Durchgreifen der Dichtlippen (27, 28; 210, 211) mehrfach gekröpft ist.

9. Gekapselte Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Innengehäuse (2, 22) mittels Befestigungselementen (2 b, 2 c, 2 d, 2 e; 22 b, 22 e, 22 d, 22 e) im Inneren des Außengehäuses (9, 29) gehalten ist.

10. Gekapselte Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungs elemente als Halteelemente (2 b, 2 c, 2 d, 2 e) ausge bildet sind.

11. Gekapselte Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungselemente als Ansätze (22 b, 22 c) und Einstellschrauben (22 d, 22 e) ausgebildet sind.