DE8309084U1

DE8309084U1 - Gekapselte lichtelektrische Meßeinrichtung

Info

Publication number: DE8309084U1
Application number: DE19838309084
Authority: DE
Original assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Current assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority date: 1983-03-26
Filing date: 1983-03-26
Publication date: 1987-01-08

Description

- 1 DR. JOHANNES HEIDENHAIN GMBH ik, März 1983

Gekapselte lichtelektrische Meßeinrichtung

Die Erfindung betrifft eine gekapselte lichtelektrische Meßeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

5' Derartige lichtelektrische Meßeinrichtungen werden beispielsweise bei Werkzeugmaschinen zur Messung von Längen oder Winkeln eingesetzt und müssen daher gegen Umwelteinflüsse in Form von Öl, Kühlwasser, Bearbeitungsspänen und Staub wirksam geschützt werden* Bei bekannten Längenmeßeinrichtungen (z. B. DE-PS 28 46 768) weist das Gehäuse für den Maßstab und die Abtasteinheit einen in Längsrichtung verlaufenden Schlitz auf, der durch elastische Dichtlippen verschlossen ist, durch die ein Mitnehmer für die Abtasteinheit hindurchgreift· Diese Dichtlippen verhindern zwar zuverlässig das Eindringen von Flüssigkeiten und Spänen in das Innere des Gehäuses, können aber Flüssigkeiten in Form von Dämpfen und Nebeln, die im Inneren des Gehäuses kondensieren, nicht vollständig fernhalten, so daß durch Bildung von Flüssigkeitstropfen mit der optischen Wirkung von Sammellinsen auf den

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Oberflächen des Maßstabs und einer Abtastplatte der Abtasteinheit der Strahlengang der lichtelektrischen Abtastung der Teilung des Maßstabs gestört wird, wodurch Meßungenauigkeiten auftreten können. Außerdem besteht bei den gedruckten Schaltungen mit den Photosensoren in der Abtasteinheit die Gefahr eines elektrischen Kurzschlusses durch Flüssigkeitseinwirkung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine derartige Meßeinrichtung so auszubilden, daß die Meßgenauigkeit auch in einer Umgebung mit starkem FlUssigkeitsnebel erhalten bleibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn· zeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß mit einfachen Mitteln eine lichtelektrische Meßeinrichtung auch unter ungünstigen Bedingungen, beispielsweise bei allseitig geschlossenen Bearbeitungszentren, ohne Beeinträchtigung der Meßgenauigkeit einsetzbar ist*

Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung entnimmt man den Unteransprüchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert. 30

Es zeigen

Figur 1 eine gekapselte Längenmeßeinrichtung nach dem Auflichtmeßprinzip,

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Figur 2 eine gekapselte Längenineßeinrichtung nach dem Durchlichtmeßprinzip und

Figur 3 eine modifizierte Längenmeßein

richtung nach Figur 2.

In Figur 1a, b ist in einem Querschnitt und in einem Längsschnitt eine gekapselte inkremental&bgr; Längenmeßeinrichtung nach dem Aufliehtmeßprizip dargestellt» deren Gehäuse G₁ mittels Schrauben an einem Bett 2. einer Werkzeugmaschine befestigt ist. In einer Nut U des Gehäuses G₁ ist ein Maßstab M₁ angeordnet, dessen Teilung T₁ von einer Abtasteinheit A₁ abgetastet wird, die eine Licht· quelle L₁, einen Kondensor K₁, eine Abtastplatte AP₁ mit einer nicht gezeigten Teilung, die mit der Teilung T₁ des Maßstabs M₁ übereinstimmt, und ein Photoelement P₁ aufweist. Die Abtasteinheit A₁ , ist mittels Rollen 3₁ und zweier Blattfedern BF₁ auf einer Grundfläche h und mittels Rollen 5.. und einer Druckfeder DF₁ auf einer Seitenfläche 6. des Gehäuses G₁ geführt. Das Gehäuse G₁ weist in seiner Längserstreckung einen Schlitz 5·. auf, der durch dachförmig geneigte Dichtlippen D₁ verschlossen ist, durch die ein Mitnehmer N₁ mit einem schwertförmigen Mittelstück hindurchgreift. Der Mitnehmer N₁ ist mittels Schrauben 7·· an einem relativ zum Bett 2 verschiebbaren Schlitten 8* der Werkzeugmaschine befestigt und mittels einer Kupplung K₁ in Form eines in Meßrichtung steifen Drahtes mit der Abtasteinheit A₁ verbunden. Bei der Relativverschiebung der Maschinenteile 2.., S₁ werden bei der photoelektriecben Abtastung der Teilung T₁.

des Maßstabs M₁ durch die Abtasteinheit A Meßsignale erzeugt, die über Leitungen 9* durch den Mitnehmer N₁ einer nicht dargestellten Auswerte-/ < Anzeigeeinheit zugeführt werdenj die Ausgänge der Leitung 9* aus der Abtasteinheit A₁ und aus dem Mitnehmer N₁ im Inneren des Gehäuses G₁ sind mit Dichtungen 1O₁ abgedichtet.

Die Dichtlippen D₁ verhindern zwar ein Eindringen von Flüssigkeiten und von Bearbeitungsspänen in

das Innere des Gehäuses G., können jedoch Flüssigkeiten in Form von Dämpfen und Nebeln, die im Inne- $j ren des Gehäuses G₁ in Tropfenform kondensieren,

% nicht vollständig fernhalten. Um zu verhindern, daß

15 sich Flüssigkeitstropfen mit der optischen Wirkung

■i von Sammellinsen auf der Teilungsfläche TM₁ des

k Maßstabs M₁ und den Oberflächen der Elemente L₁,

' K₁, AP₁, P₁ der Abtasteinheit A₁ bilden, die den

Strahlengang der photoelektrischen Abtastung stören,

■.| 20 ist einmal die Abtasteinheit A₁ durch die Abtast-

% platte AP₁ hermetisch verschlossen und zum anderen

ist der parallele Abstand zwischen der Teilungsi| fläche TM, des Maßstabs M, und der dieser gegen-

überliegenden Teilungsfläche TA₁ der Abtastplatte AP₁ so gering bemessen, daß aus den gegebenenfalls auf der Teilungsfläche TM₁ des Maßstabs M₁ befindlichen Flüssigkeitstropfen im Bereich der Abtastplatte AP₁ der Abtasteinheit A₁ eine durchgehend homogene Flüssigkeitsschicht gebildet wird) der Abstand liege etwa unter 0,5 mm.

Xn Figur 2a, b ist in einem Querschnitt und in einem Längsschnitt eine gekapselte inkremental&bgr; Längenmeßeinrichtung nach dem Durchlichtmeßprinzip

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dargestellt, die im wesentlichen mit der Längenmeßeinrichtung nach Figur 1 übereinstimmt und deren Elemente mit den gleichen Bezugszeichen, aber mit einem unteren Index "2" versehen sind« Im Unter- . schied zur Längenmeßeinrichtung nach Figur 1 ist ein Maßstab M₂ mittels einer Klebeschicht 11 an einer Innenfläche des Gehäuses G₂ befestigt. Eine Abtasteinheit A₂ ist mittels Rollen 3₂ und einer Blattfeder BF₂ auf der Teilungsfläche TM₂ des Maßstabs M₂ geführt und umgreift den Maßstab M₂ auf beiden Seiten«

Zur Vermeidung einer Störung des Strahlengangs

der photoelektrischen Abtastung durch Flüssigkeits tropfen sind einmal der obere Teil der Abtastein heit A₂ mit einer Lichtquelle L₂ und einem Kondensor K₂ durch eine Abtastplatte AP₂ und der untere Teil der Abtasteinheit A₂ mit einem Photoelement P. durch eine Glasplatte GP₂ hermetisch verschlossen.

Zum anderen sind die parallelen Abstände zwischen der Teilungsfläche TM₂ des Maßstabs M₃ und der dieser gegenüberliegenden Teilungsfläche TA&ldquor; der Abtastplatte AP₃ sowie zwischen der der Tellungsfläche TM₂ gegenüberliegenden Oberfläche OM₂ des Maßstabs M₂ und der dieser gegenüberliegenden Oberfläche OG₂ der Glasplatte GP₂ so gering bemessen, daß aus den gegebenenfalls auf der Teilungafläche TM₂ und auf der Oberfläche OM₂ des Maßstabs M₂ befindlichen FlUssigkeitstropfen im Bereich der Ab tastplatte AP₂ der Abtasteinheit A₂ eine durch gehend homogene FlUssigkeitsschicht gebildet wird) der Abstand liege etwa unter 0,5 mm.

In Figur 3a, b ist in einem Querschnitt und in einem Längsschnitt eine gekapselte inkremental*

Längenmeßeinrichtung ebenfalls nach dem Durchlichtmeßprinzip dargestellt, die im wesentlichen mit der Längenmeßeinrichtung nach Figur 2 übereinstimmt und deren Elemente mit den gleichen Bezugszeichen, aber mit einem unteren Index "3" versehen sind. Xm Unterschied zur Längenmeßeinrichtung nach Figur 2 bestellt eine Abtasteinheit A- aus einem oberen Abtastteil OA- und aus einem unteren Abtasteil UA-, die über ein Gelenk oder ein Federparallelogramm FP- miteinander verbunden sind. Der obere Abtastteil OA- ist mittels Rollen 3o' ^auf einer Teilungsfläche TM- eines Maßstabs M- und der untere Abtastteil UA_ mittels Rollen 3o" auf einer der Teilungsfläche TM» gegenüberliegenden Oberfläche OM- des Maßstabs

M- geführt, so daß auch bei größeren Toleranzen

der Dicke des Maßstabs M- ein definierter geringer paralleler Abstand zwischen der Teilungsfläche TM&ldquor; des Maßstabs M- und einer Teilungsfläche TA- einer Abtastplatte AP- des oberen Abtastteils OA- sowie zwischen der der Teilungsfläche TM- gegenüberliegenden Oberfläche OM- des Maßstabs M- und einer Oberfläche OG- einer Glasplatte GP- des unteren Abtastteils UA- der Abtasteinheit A- zur Ausbildung einer durchgehend homogenen Flüssigkeitsschicht im Bereich der Abtastplatte AP- der Abtasteinheit A_ gewährleistet ist· Der obere Abtastteil OA- mit einer Lichtquelle L- und einem Kondensor K.- ist durch die Abtastplatte AP- und der untere Abtastteil UA- der Abtasteinheit A- mit einem Photoele- ment P- durch die Glasplatte GP- hermetisch verschlossen«

Der Abstand zwischen den Flächen TM, TA bzw« OM, OG dee Maßstabs M und der Abtasteinheit A wird

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zweckmäßig so gering gewählt, daß auch eine even» tuell auftretende Verschmutzung der Flüssigkeit keinen wesentlichen Einfluß auf die photoelektrische Abtastung hat. Durch die hermetische Kapselung der Abtasteinheit A ist ein elektrischer Kurzschluß in den gedruckten Schaltungen in der Abtasteinheit A durch Flüssigkeitseinwirkung ausgeschlossen.

Die Abtasteinheiten A₁; A₂ sowie der obere Abtastteil OA, und der untere Abtastteil UA- der Abtasteinheit A&ldquor; weisen jeweils ein mit wenigstens einem Deckel verschlossenes Gehäuse zur Aufnahme wenigstens der Beleuchtungseinheit L, K sowie von lichtelektrischen Elementen P auf.
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Die Erfindung ist auch bei gekapselten lichtelektrischen Winkelmeßeinrichtungen sowie bei gekapselten Meßeinrichtungen mit Erfolg einsetzbar, deren . Gehäuseöffnung mit einer beliebigen Dichtung verschlossen ist. \

Claims

Ansprüche

1.-Gekapselte lichtelektrische Meßeinrichtung zum Messen oder Einstellen der Relativlage zweier Objekte, bei der ein Gehäuse zur Aufnahme eines Maßstabs und einer die Teilung des Maßstabs abtastenden, eine Beieuchtungseinheit aufweisen den Abtasteinheit mit dem einen zu messenden Objekt verbunden ist und eine mit Dichtelementen verschlossene Öffnung aufweist, durch die ein Mitnehmer die Abtasteinheit mit dem anderen zu messenden Objekt verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinheit (A) hermetisch verschlossen ist, daß der wenigstens einen von den Lichtstrahlen der Beleuchtungseinheit (L, K) beaufschlagten Fläche (TM, UM) des Maßstab/ (m) jeweils eine parallele lichtdurchlässige Fläche (TA, OG) der Abtasteinheit (A) zugeordnet ist und daß der Abstand zwischen den Flächen (TM, TA bzw. OM, OG) des Maßstabs (m) und der Abtast einheit (a) so gering beciesaan ist,

daß aus gegebenenfalls auf den Flächen (TM, OM) des Maßstabs (m) befindlichen Flüssigkeitstropfen im Bereich der Abtasteinheit (A) eine durchgehend homogene, benetzende Flüssigkeitsschicht gebildet wird.

2· Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines Benetzungeeffekts der Abstand zwischen den Flächen (TM, TA bzw. OM, OG) des Maßstabs (m) und der Abtasteinheit (a) kleiner als 0,5 mm ist.

3· Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinheit (A-) einen oberen Abtastteil (OA-) und einen unteren Abtastteil (UA^) aufweist, die beweglich miteinander verbunden sind, und daß der obere Abtastteil (0A&ldquor;)

auf der Teilungsfläche (TM ) und der untere Abtastteil (UA₃) auf der der Teilungsfläche (TM₃) gegenüberliegenden Fläche (OM₃) des Maßstabs (M₃) geführt sind. ' 5

km Meßeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Abtastteil (OA-) und der untere Abtastteil (UA_) durch ein Fe^erparallelogrpmm (FP₃) oder ein Gelenk mlteiwander verbunden sind.

5· Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinheit (A ) ein mit wenigstens einem Deckel hermetisch verschlossenes Gehäuse zur Aufnahme wenigstens der Beleuchtungseinheit (L₁, K₁) und von lichtelektrischen Elementen (P₁) aufweist, dessen eine Wandung durch eine Abtastplatte (AP₁) gebildet ist.

6« Meßeinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein oberer Abtastteil (^0A2^{; 0A}3^ ^der Abtasteinheit (A_£{ A₃) ein mit wenigstens einem Deckel hermetisch verschlossenes Gehäuse zur Aufnahme wenigstens der Beleuchtungseinheit (L₃, K₃; L₃, K₃) aufweist, dessen eine Wandung durch eine Abtastplatte (AP_; AP-) gebildet ist, und daß ein unterer Abtastteil (UA₂; UA₃) der Abtasteinheit (A₃; A₃) ein mit wenigstens einem Deckel hermetisch verschlossenes Gehäuse zur Aufnahme wenigstens eines lichtelektrischen Elements (P₂J P₃) aufweist, dessen eine Wandung durch eine transparente Platte (GP₂; GP₃) gebildet iat.