DE4001848C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Längen- oder Winkel­ meßeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Derartige Meßeinrichtungen werden vor allem zur Messung von Relativbewegungen von beweglichen Ma­ schinenteilen, z. B. bei Werkzeug- oder Meßmaschi­ nen, verwendet.

Aus der DE-PS 10 40 268 ist eine Positionsmeßein­ richtung bekannt, bei der eine Abtastplatte mittels einer Blattfeder um eine parallel zur Teilungsebene des Maßstabs verlaufende Drehachse gelenkig ange­ drückt wird. Die Blattfeder ist weiterhin zur ge­ genseitigen Winkeleinstellung der Teilungen der Abtastplatte und des Maßstabs in einer Büchse mit senkrecht zur Teilungsebene des Maßstabs verlau­ fender Drehachse schwenkbar gelagert.

Diese Anordnung weist aber den Nachteil auf, daß sich bei der Justierung der Gitterabtastplatte be­ züglich des Gittermaßstabes der aus beugungs- und abbildungstechnischen Gründen notwendige Abstand zwischen der Gitterabtastplatte und dem Gittermaß­ stab verändern kann.

Aus der DE-89 08 384-U1 ist eine Verstellvorrich­ tung für eine Abtasteinheit bekannt, bei der eine Schwenkbewegung der Abtasteinheit durch einen Über- oder Untersetzungshebel erfolgen kann.

Aus der DE-PS 28 44 066 ist eine Abtasteinheit be­ kannt, bei der die Abtastplatte parallel zur Meß­ teilung verschwenkt werden kann. Mit einem Träger­ teil ist eine Abtastplatte über ein elastisches Ge­ lenk verbunden. Die Drehachse dieses Gelenkes ver­ läuft senkrecht zur Ebene der Meßteilung. Das ela­ stische Gelenk wird durch eine sogenannte Schwach­ stelle gebildet, die mittels einer Verringerung des Materialquerschnittes realisiert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Län­ gen- oder Winkelmeßeinrichtung der obengenannten Gattung anzugeben, bei der sich der Abstand zwi­ schen der Abtastplatte und dem Teilungsträger bei der Justierung nicht ändert und die eine feinfühli­ gere Einstellung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Meß­ einrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 ge­ löst.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht da­ rin, daß der Abstand zwischen der Abtastplatte und dem Teilungsträger bei der gegenseitigen Einstel­ lung erhalten bleibt und daß durch das Unterset­ zungsverhältnis des zweiarmigen Hebels die Empfind­ lichkeit der Verstellbewegung deutlich gesteigert werden kann. Durch diese Maßnahme können auch bei kleinsten Gitterkontanten die Justierungen pro­ blemlos vorgenommen werden. Ferner kann eine äu­ ßerst geringe Baugröße realisiert werden.

Anhand der Zeichnungen soll mit Hilfe von Ausfüh­ rungsbeispielen die Erfindung noch näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 eine räumliche Darstellung der wesentlichsten Komponenten ei­ ner Längenmeßeinrichtung und

Fig. 2 eine Abtasteinheit im Quer­ schnitt.

Mit dem Bezugszeichen 1 ist ein Trägerkörper für eine Meßteilung 2 bezeichnet. Zur Messung der re­ lativen Verschiebung zweier Objekte, die hier mit den Bezugszeichen 3 und 4 versehen und nur symbo­ lisch angedeutet sind, ist eine Abtasteinheit 5 vorgesehen, die die Meßteilung 2 abtastet. Die Ab­ tasteinheit 5 weist Lichtsender 6 und Detektoren 7 auf, wobei der Lichstrom von den Gitterstrichen der bewegten Meßteilung 2 in bekannter Weise modu­ liert wird. Parallel zur Meßteilung 2 befindet sich eine gleichartig ausgebildete Teilung als Abtast­ platte 8 in der Abtasteinheit 5.

Wie im Stand der Technik ausführlich dargestellt ist, müssen die Teilungsstriche der Meßteilung 2 und der Abtastplatte 8 genau zueinander justiert werden und bilden zueinander im allgemeinen einen kleineren Winkel, wobei aber die Parallelität der Teilungsebenen nicht beeinflußt werden darf. Man nennt diese Justierung auch Moir´-Einstellung.

Das Gehäuse 9 der Abtasteinheit 5 weist einen Ein­ schnitt 10 zur Querschnittsverringerung auf, so daß eine Art elastisches Gelenk 11 entsteht, welches ein Trägerteil 12 der Abtasteinheit 5 mit einem Schwenkteil 13 der Abtasteinheit 5 verbindet. Der Trägerteil 12 ist an dem Objekt 3 fest angebracht und der Schwenkteil 13 trägt die Abtastplatte 8 sowie die Beleuchtungseinrichtung 6 und die Detek­ toren 7.

Aus Fig. 2 wird die Funktion ersichtlich. Die dort dargestellte Abtasteinheit 52 entspricht der, die in Fig. 1 gezeigt ist, jedoch sind dort Drehge­ lenke 112 und 142 anstelle der elastischen Schwachstellen 11 und 14 gemäß Fig. 1 vorgesehen. Auch das Trägerteil 122 ist geringfügig anders - nämlich zweiteilig 122a und 122b - ausgeführt.

Im Schwenkteil 13 bzw. 132 ist ein weiterer Ein­ schnitt 15 bzw. 152 vorgesehen, so daß sich eine weitere Schwachstelle 14 bzw. ein Gelenk 142 herausbildet. Wie bereits beschrieben, ist gemäß Fig. 1 eine elastische Schwachstelle 14 und gemäß Fig. 2 ein Drehgelenk 142 dargestellt.

Mit Hilfe einer Einstellschraube 162, die sich am Objekt 32 abstützt, kann der Schwenkteil 132 um das Gelenk 112 geschwenkt werden, was in analoger Weise auch auf den Schwenkteil 13 in Fig. 1 zutrifft.

Dieses Verschwenken mit dem Hebelarm a ist die so­ genannte Grobeinstellung und entspricht dem ein­ gangs genannten Stand der Technik gemäß DE-PS 28 44 066.

Durch den Einschnitt 15 bzw. 152 wird ein Arm 17 bzw. 172′ gebildet, der an einem Ende durch die Schwachstelle 14 bzw. das Gelenk 142 mit dem zuge­ hörigen Schwenkteil 13 bzw. 132 verbunden ist. Die­ se Verbindung kann auch anders, z. B. durch einen nicht dargestellten Winkelhebel erfolgen, was im übrigen auch nicht erfindungswesentlich ist.

In dem Arm 172 befindet sich die Einstellschraube 162 und zwar so, daß der Arm 172 einen ungleich­ armigen zweiseitigen Hebel mit den Teilarmen b und c bildet. Der Drehpunkt wird durch die Einstell­ schraube 162 dargestellt.

Am freien Ende des Arms 172 greift eine weitere Feineinstellschraube 182 an, die auf den langen Teilarm b des zweiseitigen Hebels (Arm 172) ein­ wirkt. Bei Zustellung dieser Feineinstellschraube 182 wird der zweiseitige Hebel 172 um seinen Dreh­ punkt (Einstellschraube 162) verschwenkt, was eine gegenläufige Schwenkbewegung des Schwenkteiles 132 bewirkt.

Während die Grobverstellung mit dem Hebelarm a er­ folgt, wird durch diese zweite Verschwenkung die Feinverstellung vorgenommen, der eine Untersetzung mit dem Verhältnis der Teilarme c/b des zweiseiti­ gen Hebels 172 zugrunde liegt.

Durch das untersetzte Hebelarmverhältnis ergibt sich eine Empfindlichkeitssteigerung der resultie­ renden Schwenkbewegung, die bei der Zustellung der Feineinstellschraube 182 durch teilweisen Übergang in Biegung des zweiseitigen Hebels 172 noch unter­ stützt wird.

Da in Fig. 1 die Einstellelemente (die nicht un­ bedingt Schrauben sein müssen - auch Exzenter oder dgl. sind möglich) nicht zeichnerisch dargestellt sind, wurde die Funktion anhand vom Ausführungsbei­ spiel gemäß Fig. 2 erläutert.

Die beiden Ausführungsbeispiele entsprechen sich in ihrer Wirkungsweise vollständig, nur ist das Aus­ führungsbeispiel gemäß Fig. 2 aus mehreren Einzel­ teilen gefertigt, während das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 aus einem Stück besteht und durch Fräsen oder Erodieren in seine funktionsfähige Form gebracht wurde.

Claims (4)

1. Längen- oder Winkelmeßeinrichtung zur Messung der relativen Verschiebung zweier Objekte, bei der die Teilung eines Teilungsträgers, der mit dem einen Objekt verbunden ist, von einer Ab­ tastplatte einer Abtasteinheit abgetastet wird, die zur gegenseitigen Winkeleinstellung der Teilungen des Teilungsträgers und der parallel zum Teilungsträger angeordneten Abtastplatte über ein Gelenk mit senkrecht zur Teilungsebene des Teilungsträgers verlaufender Drehachse an einem Trägerteil, der seinerseits mit dem an­ deren Objekt verbunden ist, mittels eines Ein­ stellelementes, das sich an dem anderen Objekt abstützt, schwenkbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinheit (5, 52) ein weiteres Gelenk (142) aufweist, dessen Drehachse parallel zur Drehachse des ersten Ge­ lenkes (11, 112) verläuft, daß das weitere Ge­ lenk (142) mit einem Arm (172) verbunden ist, der einen bevorzugt ungleicharmigen zweiseiti­ gen Hebel (172) darstellt, wobei der Drehpunkt des Hebels (172) durch das Einstellelement (162) gebildet wird, und daß ein Feineinstell­ element (182) an einem Teilarm (b) des zwei­ seitigen Hebels (172) derart angreift, daß ein Untersetzungsverhältnis für eine resultierende Schwenkbewegung der Abtasteinheit (5, 52) ge­ bildet wird.

2. Längen- oder Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenk (11) in Form eines Steges ausgebildet den Trägerteil (12) mit einem Schwenkteil (13) der Abtastein­ heit (5) verbindet, wobei Gelenk (11), Träger­ teil (12) und Schwenkteil (13) einen einheit­ lichen Körper bilden.

3. Längen- oder Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweiseitige Hebel (172) ungleichlange Teilarme (b und c) aufweist, und daß das Untersetzungsverhältnis durch das Verhältnis der ungleichen Längen dieser Teilarme c/b gegeben ist.

4. Längen- oder Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfindlich­ keit der resultierenden Schwenkbewegung durch Biegekräfte, die am zweiseitigen Hebel (172) angreifen, gesteigert wird.