DE8908384U1 - Position measuring device - Google Patents
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Description
DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH 5. Juli 1989DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH 5 July 1989
Poe!tionsmeßei !!richtungPoe!tion measurement !!direction
Die Erfindung betrifft eine Positicmsmeßeinrichtung gemä<} der« Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a position measuring device according to the preamble of claim 1.
Derartige Positionsmeßeinrichtungen werden vor allern zur Messung von Relativbewegungen bei Werkzeug- und Meßmaschinen verwendet.Such position measuring devices are primarily used to measure relative movements in machine tools and measuring machines.
Bei bekannten Positionsmeßeinrichtungen, bei denen die Meßteilung als periodische Strichfolge ausgebildet ist, wird diese von einer Abtasteinrichtung abgetastet, die eine Abtastplatte enthält. Bei lichtelektrischen Positionsmeßeinrichtungen weist diese Abtastplatte eine Strichfolge von abwechselnd transparenten und nichttransparenten Bereichen auf.In known position measuring devices in which the measuring graduation is designed as a periodic line sequence, this is scanned by a scanning device that contains a scanning plate. In photoelectric position measuring devices, this scanning plate has a line sequence of alternating transparent and non-transparent areas.
15 Bei anderen bekannten Positionsmeßeinrichtungen15 For other known position measuring devices
% trägt die Abtastplatte direkt die Abtastelemente, % the scanning plate directly carries the scanning elements,
jl die bei lichtelektrischen Meßeinrichtungen strei-jl which are used in photoelectric measuring devices
;: fenförmig ausgebildete Empfangselemente, oder bei;: fen-shaped receiving elements, or
^ magnetischen Meßeinrichtungen streifenformige^ magnetic measuring devices strip-shaped
t 2 .* t2 .*
Widerstandselemente sind. In allen Fällen muß die Abtastplatte in einem vorgegebenen Abstand zur Meßteilung angeordnet sein.resistance elements. In all cases, the scanning plate must be arranged at a specified distance from the measuring graduation.
Zur Einstellung dieses Abstandes ist aus der US-PS 4,697,077 bereits eine, in der Abtasteinrichtung integrierte Justiervorrichtung bekannt. Bei dieser Justiervorriehtu&>3 ist der Abstand der Abtastplatte mittels einer Schraube einstellbar. Diese Justiervorrichtung erlaubt keine Einstellung der Parallelität zwischen der Meßteilungsebene und der Abtastplatte.An adjustment device integrated in the scanning device is already known from US-PS 4,697,077 for setting this distance. With this adjustment device, the distance of the scanning plate can be adjusted using a screw. This adjustment device does not allow the parallelism between the measuring graduation plane and the scanning plate to be adjusted.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Positionsmeßeinrichtung der genannten Gattung anzugeben, bei der der Abstand zwischen der Meßteilung und der Abtastplatte sowie die Parallelität der Abtastplatte zur Meßteilungsebene mittels einer einfachen Justiervorrichtung schnell und präzise einstellbar ist.The invention is based on the object of specifying a position measuring device of the type mentioned, in which the distance between the measuring graduation and the scanning plate as well as the parallelism of the scanning plate to the measuring graduation plane can be quickly and precisely adjusted by means of a simple adjustment device.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Positionsmeßeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved by a position measuring device with the features of claim 1.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausbildungen angegeben.Advantageous developments are specified in the subclaims.
Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß die Abtastplatte für jede Abtasteinrichtung individuell mittels integrierter Stellelemente exakt einstellbar ist, und zwar der Abstand zwischen der Meßteilung und der Abtastplatte als auch die Parallelität. Durch die Integration der Stellelemente in der Abtasteinrichtung ist eineThe advantage achieved with the invention is in particular that the scanning plate can be precisely adjusted for each scanning device individually using integrated adjusting elements, namely the distance between the measuring graduation and the scanning plate as well as the parallelism. By integrating the adjusting elements in the scanning device, a
■■ ·■■ ·
Nachjustierung auch im Servicefall sehr leicht möglich. Readjustment is also very easy in the event of servicing.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert.Embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail below.
Es zeigtIt shows
1010
Figur 1 eine schematische Darstellung exnsiT Löncjsnrr.GpS &igr; nr ichtung in Draufsicht,Figure 1 is a schematic representation of the GPS device in top view,
1515
Figur 2 eine Schnittdarstellung nach Figur 1 entlang der Schnittlinie II - II,Figure 2 is a sectional view according to Figure 1 along the section line II - II,
Figur 3 eine Variante einer Lärgenmeßeinrichtung gemäß der Erfindung in schematisierter Schnittdarstellung, Figure 3 shows a variant of a length measuring device according to the invention in a schematic sectional view,
2525
Figur 4 eine vereinfachte Schnittdarstellung nach Figur 3 entlang der Schnittlinie IV - IV,Figure 4 is a simplified sectional view according to Figure 3 along the section line IV - IV,
3030
Figur 5 eine weitere schematischeFigure 5 shows another schematic
Darstellung einer erfindungsgemäßen Längenmeßeinrichtung im Schnitt undRepresentation of a length measuring device according to the invention in section and
Figur 6 eine ausschnittsweise Darstellung nach Figur 5 entlang der Schnittlinie VI - VI.Figure 6 is a partial view of Figure 5 along the section line VI - VI.
3535
Eine in den Figuren 1 und 2 dargestellte Längenmeßeinrichtung besteht im wesentlichen aus einem Meßteilungsträger in Form eines Glaskörpers 1, der in bekannter Weise in einem nicht gezeigten Gehäuse befestigt ist und an seiner Oberfläche eine Meßteilung 2 in Form von abwechselnd reflektierenden und nichtreflektierenden Bereichen aufweist. Eine Abtasteinrichtung 3 tastet die Meßteilung 2 lichtelektrisch ab und erzeugt elektrische Signale, aus denen die Größe der Relativverschiebung zwischen der Meßteiluns ? und der Abtasteinrichtung 3 ermittelt wird. Während dieser Relativverschiebung in Meßrichtung X ist es erforderlich, daß die Abtasteinrichtung 3 in einem konstanten Abstand zur Meßteilung 2 gehalten wird. Dies wird dadurch erreicht, daß sich die Abtasteinrichtung 3 über Rollen 4 am Glaskörper 1 abstützt und geführt wird. Anstelle von Rollen 4 können auch andere Führungselemente, beispielsweise Kunststoff klotzchen ein- <1A length measuring device shown in Figures 1 and 2 consists essentially of a measuring graduation carrier in the form of a glass body 1, which is fastened in a known manner in a housing (not shown) and has a measuring graduation 2 on its surface in the form of alternating reflective and non-reflective areas. A scanning device 3 scans the measuring graduation 2 photoelectrically and generates electrical signals from which the size of the relative displacement between the measuring graduation ? and the scanning device 3 is determined. During this relative displacement in the measuring direction X, it is necessary that the scanning device 3 is kept at a constant distance from the measuring graduation 2. This is achieved by the scanning device 3 being supported and guided on the glass body 1 via rollers 4. Instead of rollers 4, other guide elements, for example plastic blocks, can also be used. <1
gesetzt werden, die sich am Glaskörper 1 oder am | nicht gezeigten Gehäuse abstützen und dort gleiten. fwhich rest on the glass body 1 or on the | housing (not shown) and slide there. f
Innerhalb der Abtasteinrichtung 3 ist eine Abtast- ijWithin the scanning device 3 is a scanning ij
plette 5 derart aelaaert. daß der Abstand zwischen i plete 5 is so aelaaert. that the distance between i
— — · ■ j —— · ■ j
ihr und der Meßteilung 2 eingestellt werden kann. fit and the measuring graduation 2 can be adjusted. f
Das Prinzip der lichtelektrischen Abtastung der % The principle of photoelectric scanning of the %
Meßteilung 2 ist hinlänglich bekannt und wird des- |Graduation 2 is well known and is therefore |
halb hier nicht näher erläutert. Der Abstand zwi- \ not explained in detail here. The distance between \
sehen der Abtastplatte 5 und der Meßteilung 2 be- /see the scanning plate 5 and the measuring graduation 2 be- /
einflußt die Ausgangssignale von nicht gezeigten \ affects the output signals of not shown \
Empfangselementen und muß exakt eingestellt werden. &igr; receiving elements and must be set precisely. &igr;
Hierzu ist in der Abtasteinrichtung 3 eine Justier- IFor this purpose, an adjustment I
vorrichtung 6 vorgesehen, die aus mehreren, in Meß- | richtung X beabstandeten Schrauben 7 als Stellelemente besteht.device 6 is provided, which consists of several screws 7 spaced apart in the measuring direction X as adjusting elements.
• ff. K 4. ■ · · { • ff. K 4. ■ · · {
P Die Abtastplatte 5 ist in einem Rahmen 8 eines HaI-P The scanning plate 5 is mounted in a frame 8 of a Hal-
ters 9 befestigt, beispielsweise eingekittet undters 9, for example cemented and
ein Ende dieses Halters 9 ist fest mit einem Trägerone end of this holder 9 is fixed to a carrier
10 verschraubt. Zwischen dieser Befestigungsstelle10. Between this fastening point
11 und der Abtastplatte 6 ist im Halter 9 ein Ge-11 and the scanning plate 6 is in the holder 9 a
,..; lenk in Form einer Schwachstelle 12 ausgebildet,,..; steering in the form of a weak point 12,
dessen Drehachse in einer Ebene parallel zur Ebene der Meßteilung 2 liegt. Als Gelenk ist auch eine Blattfeder denkbar, die an einem Ende fest mit dem Träger 10 verbunden ist und am anderen freien Ende die Abtastplatte 5 trägt.whose axis of rotation lies in a plane parallel to the plane of the measuring graduation 2. A leaf spring can also be used as a joint, which is firmly connected to the carrier 10 at one end and carries the scanning plate 5 at the other free end.
'.■ Zur Justierung der Abtastplatte 5 sind vier Schrau '.■ To adjust the scanning plate 5, four screws
ben 7 vorgesehen, die an den vier Eckpunkten desben 7, which are located at the four corners of the
r 15 Rahmens 8 angreifen. Zwei dieser Schrauben 7a, 7b r 15 frame 8. Two of these screws 7a, 7b
sind - in Meßrichtung X gesehen - in gleicher Höhe in den Träger 10 eingeschraubt und drücken mit ihrem Ende auf den Rahmen 8 des Halters 9. Je weiterare - seen in measuring direction X - screwed into the carrier 10 at the same height and press with their end on the frame 8 of the holder 9. The further
« die beiden Schrauben 7a, 7b in den Träger 10 einge-« the two screws 7a, 7b are inserted into the carrier 10
schraubt werden, desto mehr wird die Abtastplatte 5screwed, the more the scanning plate 5
t- gegen die Federkraft der Schwachstelle 12 in Rieh- t- against the spring force of the weak point 12 in the direction
&kgr;&igr; tung der Meßteilung 2 verschwenkt. Zur Einstellung&kgr;&igr; direction of the measuring graduation 2. To adjust
der Parallelität sind zu den Schrauben 7a, 7b inthe parallelism are to the screws 7a, 7b in
Meßrichtung X beabstandete Schrauben 7c, 7d vorgesehen, die unabhängig von den Schrauben 7a, 7b senkrecht zur Ebene der Meßteilung 2 verstellt werden können. Diese Schrauben 7c, 7d sind von der Befestigungsstelle 11 weiter entfernt als die Schrauben 7a, 7b, so daß diese Schrauben 7c, 7d die Aufgabe haben, die Schwenkbewegung des Rahmens 8 zu begrenzen. Hierzu sind die Schrauben 7c, 7d in den Rahmen 8 eingeschraubt und jeder Schraubenkopf stützt sich mit seiner Unterseite an einer Gegenfläche 13 des Trägers 10 ab. Durch Anziehen der Schrauben 7c, 7d wird die Abtastplatte 5 an einem Ende gegen die Vorspannkraft der Schwachstelle 12Screws 7c, 7d are provided that are spaced apart in the measuring direction X and can be adjusted perpendicular to the plane of the measuring graduation 2 independently of the screws 7a, 7b. These screws 7c, 7d are further away from the fastening point 11 than the screws 7a, 7b, so that these screws 7c, 7d have the task of limiting the pivoting movement of the frame 8. For this purpose, the screws 7c, 7d are screwed into the frame 8 and each screw head is supported with its underside on a counter surface 13 of the carrier 10. By tightening the screws 7c, 7d, the scanning plate 5 is held at one end against the preload force of the weak point 12.
von der Meßteilung 2 wegbewegt, wogegen das Anziehen der Schrauben 7a, 7b eine Bewegung der Abtastplatte 5 am anderen Ende in Richtung der Meßteilung 2 hervorruft.away from the measuring graduation 2, whereas tightening the screws 7a, 7b causes a movement of the scanning plate 5 at the other end in the direction of the measuring graduation 2.
Die Schwachstelle 12 erlaubt eine Schwenkbewegung und Parallelverschiebung der Abtastplatte 5, ohne daß eine Verlagerung um eine Drehachse senkrecht zur Ebene der Meßteilung 2 erfolgen kann. Eine derartige gezielte Verlagerung - auch Moire - Einstellung genannt - ist an der Befestigungsstelle 11 möglich, beispielsweise kann an dieser Stelle ein Exzenter vorgesehen sein und anstelle der zwei Schrauben 7c, 7d nur eine Schraube, um die die Abtastplatte 5 mittels des Exzenters schwenkbar ist.The weak point 12 allows a pivoting movement and parallel displacement of the scanning plate 5 without a displacement being possible around a rotation axis perpendicular to the plane of the measuring graduation 2. Such a targeted displacement - also called moiré adjustment - is possible at the fastening point 11, for example an eccentric can be provided at this point and instead of the two screws 7c, 7d only one screw around which the scanning plate 5 can be pivoted by means of the eccentric.
In den Figuren 3 und 4 ist eine weitere Längenmeßeinrichtung gezeigt. Bei allen Ausführungsbeispielen sind gleiche Bauteile oder Bauteile mit der gleichen Funktion mit jeweils denselben Bezugszeichen versehen.Figures 3 and 4 show another length measuring device. In all embodiments, identical components or components with the same function are provided with the same reference numerals.
Die Abtastplatte 5 ist im Rahmen 8 eingekittet und dieser Rahmen 8 ist mittels einer Blattfeder 14 gelenkig an dem Träger 10 befestigt. Die Einstellung des Abstandes zwischen der Meßteilung 2 und der Abtastplatte 5 erfolgt durch vier Schrauben 7e, 7f, 7g, 7h, die an den Eckpunkten des Rahmens 8 eingeschraubt sind und sich jeweils mit der Unterseite des Schraubenkopfes an der Gegenfläche 13 des Trägers 10 abstützen. Zwischen dem Träger 10 und dem Rahmen 8 sind Druckfedern 15 eingesetzt, die die Abtastplatte 5 in Richtung der Ebene der Meßteilung 2 drücken und somit auch die Unterseiten der Schraubenköpfe an die korrespondierenden Gegenflächen 13 des Trägers 10 drängen.The scanning plate 5 is cemented into the frame 8 and this frame 8 is attached to the carrier 10 in an articulated manner by means of a leaf spring 14. The distance between the measuring graduation 2 and the scanning plate 5 is adjusted by four screws 7e, 7f, 7g, 7h, which are screwed into the corner points of the frame 8 and each of which rests with the underside of the screw head on the counter surface 13 of the carrier 10. Compression springs 15 are inserted between the carrier 10 and the frame 8, which press the scanning plate 5 in the direction of the plane of the measuring graduation 2 and thus also press the undersides of the screw heads onto the corresponding counter surfaces 13 of the carrier 10.
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Die Figuren 5 und 6 zeigen e5.ne weitere Längenmeßeinrichtung, bei der der Rahmen 8 der Abtastplatte 5 keinen Halter aufweist, mit dem der Rahmen 8 an den Träger 10 befestigt ist, sondern hier wird der Rahmen 8 an eine Fläche 16 des Trägers 10 angedrückt. Hierzu ist am Träger 10 eine Blattfeder 17 angebracht. Die Fläche 16 bestimmt die Ausrichtung der Abtastplatte 5 innerhalb einer Ebene, die parallel zur Ebene der lleßteilung 2 ist. Die Schrauben 7i, 7k, 71, 7m sind so ausgebildet, wie sie bereits zu den Figuren 3 und 4 beschrieben wurden.Figures 5 and 6 show another length measuring device, in which the frame 8 of the scanning plate 5 does not have a holder with which the frame 8 is attached to the carrier 10, but here the frame 8 is pressed against a surface 16 of the carrier 10. For this purpose, a leaf spring 17 is attached to the carrier 10. The surface 16 determines the alignment of the scanning plate 5 within a plane that is parallel to the plane of the measuring graduation 2. The screws 7i, 7k, 71, 7m are designed as already described for Figures 3 and 4.
In den gezeigten Ausführungsbeispielen greifen die Schrauben 7 an dem Rahmen 8 bzw. an dem Halter 9 an. Es ist auch möglich, daß die Schrauben 7 direkt an der Abtastplatte 5 angreifen. Weiterhin können anstelle der gezeigten Schrauben 7 auch andere Stellelementen eingesetzt werden, wesentlich ist dabei nur, daß mindestens zwei in Meßrichtung X beabstandete Stellelemente in der Abtasteinrichtung 3 vorgesehen sind. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, daß mit der Justiervorrichtung 6 nicht nur die Abtastplatte 5 gegenüber dem Träger 10 verstellt werden kann, sondern mit ihr die gesamten Abtastelemente wie Lichtquelle, Linse und Empfänger. Die Schrauben 7 müssen auch nicht direkt mit der Abtastplatte 5 oder dem Halter 9 in Kontakt stehen, sie können beispielsweise auch einen Hebel bewegen, der die Verstellung bewirkt, dadurch kann auch eine Unter- oder Obersetzung der Schraubenbewegung erreicht werden.In the embodiments shown, the screws 7 engage the frame 8 or the holder 9. It is also possible for the screws 7 to engage directly on the scanning plate 5. Furthermore, other adjusting elements can also be used instead of the screws 7 shown, the only important thing is that at least two adjusting elements spaced apart in the measuring direction X are provided in the scanning device 3. It is also within the scope of the invention that the adjusting device 6 can not only adjust the scanning plate 5 relative to the carrier 10, but also all of the scanning elements such as the light source, lens and receiver. The screws 7 do not have to be in direct contact with the scanning plate 5 or the holder 9, they can also move a lever, for example, which causes the adjustment, thereby also achieving a reduction or increase in the screw movement.
Nach der exakten Einstellung des Abstandes sowie der Parallelität werden die Schrauben 7 gegen unbeabsichtigtes Verdrehen gesichert, dies erfolgt vorzugsweise mit einem Sicherungelack. Zur weiterenAfter the exact adjustment of the distance and parallelism, the screws 7 are secured against unintentional twisting, this is preferably done with a locking varnish. For further
Sicherung kann auch noch die Abtastplatte 5 selbst oder der Rahmen 8 gegenüber dem Träger 10 fixiert werden.The scanning plate 5 itself or the frame 8 can also be secured in relation to the carrier 10.
In allen gezeigten Fällen kann zusätzlich eine Vorrichtung zur Moire-Einstellung vorgesehen sein. Weiterhin sind die erfindungsgemäßen Einrichtungen in Längenmeßeinrichtungen, sowis in Winkelnießsinriehtungen einsetzbar, die lichtelektrischer, isduktiver, kapazitiver oder magnetischer Art s;-in können.In all cases shown, a device for moiré adjustment can also be provided. Furthermore, the devices according to the invention can be used in length measuring devices, as well as in angle measuring devices, which can be of a photoelectric, inductive, capacitive or magnetic type.
Claims (11)
10(16) presses.
10
Priority Applications (1)
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DE8908384U1 true DE8908384U1 (en) | 1989-08-31 |
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DE (1) | DE8908384U1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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DE19637641B4 (en) * | 1996-09-16 | 2008-08-21 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Arrangement for positioning a position-adjustable optoelectronic scanning head carried by a housing |
-
1989
- 1989-07-10 DE DE8908384U patent/DE8908384U1/en not_active Expired
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