DE8915901U1

DE8915901U1 - Positionsmeßeinrichtung

Info

Publication number: DE8915901U1
Application number: DE8915901U
Authority: DE
Original assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Current assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority date: 1989-02-25
Filing date: 1989-02-25
Publication date: 1992-01-09
Anticipated expiration: 1999-02-26
Also published as: DE3905897C2; DE3905897A1

Description

DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH 14. Februar 1989

Positionsmeßeinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Positionsmeßeinrichtung gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2.

Derartige Positionsmeßeinrichtungen in Form von Längenmeßeinrichtungen oder Winkelmeßeinrichtungen arbeiten nach verschiedenen physikalischen Prinzipien und werden beispielsweise an Bearbeitungsmaschinen zur Messung der Relativlage eines Werkzeugs bezüglich eines zu bearbeitenden Werkstücks eingesetzt.

Wird eine solche Positionsmeßeinrichtung in feuchter Umgebung - beispielsweise in sogenannten Bearbeitungszentren - eingesetzt, so läßt sich auch bei einer gekapselten Positionsmeßeinrichtung das Eindringen von Feuchtigkeitsdämpfen durch unvermeidbare kleine Leckstellen an den Dichtlippen in das Innere der Meßeinrichtung nicht immer vermeiden. Bei Temperaturschwankungen können diese Feuchtig-

keitsdämpfe kondensieren und sich unkontrolliert auf der Meßteilung und in der Abtasteinheit niederschlagen, so daß fehlerhafte Meßergebnisse die Folge sein können.

Aus dem Patent ... (Patentanmeldung P 38 21 860.7) ist eine Positionsmeßeinrichtung bekannt, bei der zwischen einem Trägerkörper mit einer Meßteilung und/oder einer Abtasteinheit einerseits und deren unmittelbarer Umgebung andererseits ein Temperaturgefälle erzeugt wird, indem einmal der Trägerkörper mit der Meßteilung und/oder die Abtasteinheit geheizt oder zum anderen das Gehäuse der Meßeinrichtung gekühlt werden; durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß sich das bei Temperaturänderungen bildende Kondensat immer am kälteren Gehäuse niederschlägt, so daß die empfindliche Meßteilung und die Abtasteinheit frei von Niederschlagen mit ihren schädlichen Auswirkungen bleiben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Positionsmeßeinrichtung der genannten Gattung mit einfachen Mitteln eine hohe Störsicherheit und eine hohe Meßgenauigkeit zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 2 gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß bei Temperaturschwankungen in der Umgebung der Positionsmeßeinrichtung die empfindliche Meßteilung und die Abtasteinheit wirksam gegen eine störende Kondensatbildung geschützt sind.
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Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung entnimmt man den Unteransprüchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen

Figur 1 eine erste gekapselte Längenmeßeinrichtung mit einer Isolierheit

im Querschnitt;

Figur 2 eine zweite gekapselte Längenmeßeinrichtung mit einer Temperiereinheit im Querschnitt und

Figur 3 die Temperiereinheit in der Seitenansicht .

In Figur 1 ist eine erste gekapselte Längenmeßeinrichtung im Querschnitt dargestellt, bei der ein Trägerkörper Tl mit einer Meßteilung Ml im Inneren eines allseits geschlossenen Gehäuses Gl in Form eines Hohlprofils auf einem Steg Sl mittels einer Klebeschicht Kl befestigt ist. Die Meßteilung Ml wird von einer Abtasteinheit Al in bekannter Weise beispielsweise photoelektrisch abgetastet. Das Gehäuse Gl weist einen Längsschlitz Ll auf, der durch zwei dachförmig geneigte flexible Dichtlippenpaare Dia, DIb verschlossen ist, durch die ein Mitnehmer Nl in Form eines doppelseitigen Schwertes hindurchragt, der die Abtasteinheit Al mit einem Montagefuß Fl verbindet.

Das Gehäuse Gl ist allseitig bis auf den Bereich des Längsschlitzes Ll von einer thermischen Iso-

liereinheit El in Form einer äußeren Isolierschicht ummantelt und an einem Schlitten Xl einer nicht gezeigten Bearbeitungsmaschine beispielsweise an seinen beiden Enden mittels Befestigungswinkel wie in der DE-PS 25 05 585 beschrieben - befestigt. Der Montagefuß Fl ist in beliebiger Weise mit dem Bett Bl der Bearbeitungsmaschine verbunden; der Schlitten Xl und das Bett Bl stellen die beiden Objekte dar, deren Relativlage gemessen werden soll.

Wie eingangs beschrieben, lassen sich kleine Leckstellen zwischen den beiden Dichtlippenpaaren DIa, DIb, insbesondere in den Bereichen der beiden Schneidkanten des Mitnehmers Nl, nicht ganz vermeiden, durch die in feuchter Umgebung Feuchtigkeitsdämpfe in das Innere des Gehäuses Gl eindringen können. Bei Temperaturschwankungen können diese Feuchtigkeitsdämpfe kondensieren und sich in unkontrollierter Weise auf der Meßteilung Ml und/oder in der Abtasteinheit Al niederschlagen; dieses Kondensat stellt somit eine Verschmutzung der für die Meßfunktion wesentlichen Teile der Positionsmeßeinrichtung dar und kann die Meßsicherheit und die Meßgenauigkeit in einem Maße beeinträchtigen, die bei hochpräzisen Positionsmeßeinrichtungen nicht mehr tragbar ist.

Durch das Vorsehen der thermischen Isoliereinheit El können Temperaturabsenkungen in der unmittelbaren Umgebung der Positionsmeßeinrichtung nicht in das Innere des Gehäuses Gl durchgreifen, so daß zwischen der Meßteilung Ml und der Abtasteinheit Al im Inneren des Gehäuses Gl und der unmittelbaren Umgebung außerhalb des Gehäuses Gl ein Temperaturgefälle besteht. Da die Temperatur im Inneren des Gehäuses Gl bei Temperaturschwankungen

in der Umgebung weitgehend erhalten bleibt, kommt es im Inneren des Gehäuses Gl nicht zur störenden Kondensatbildung der Feuchtigkeitsdämpfe.

Zur Erhöhung dieses thermischen Isolationseffektes besteht der Mitnehmer Nl aus einem Material mit sehr geringer Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise aus einem faserverstärkten Kunststoff; des weiteren ist zusätzlich zu dem äußeren Dichtlippenpaar DIa noch ein inneres Dichtlippenpaar DIb vorgesehen, das darüberhinaus das Eindringen von Feuchtigkeitsdämpfen in das Innere des Gehäuses Gl reduziert.

In nicht dargestellter Weise kann die thermische Isolierheinheit El auch als eine innere Isolierschicht an den Innenflächen des Gehäuses Gl ausgebildet sein, um thermische Wechselwirkungen zwischen dem Inneren des Gehäuses Gl und der Umgebung auszuschließen. Ferner kann auch das Gehäuse Gl selbst aus wärmeisolierendem faserverstärkten Kunststoff die thermische Isoliereinheit El bilden.

In Figur 2 ist eine zweite gekapselte Längenmeßeinrichtung im Querschnitt dargestellt, die die gleichen Bauteile wie die erste Längenmeßeinrichtung nach Figur 1 und somit auch die gleichen Bezugszeichen aufweist, wobei jedoch die Ziffer 1 durch die Ziffer 2 ersetzt ist.

Das Gehäuse G2 ist in thermischem Kontakt in eine wannenartige Temperiereinheit E2 eingesetzt, die ihrerseits in beliebiger Weise am Schlitten X2 der Bearbeitungsmaschine befestigt ist. Diese Temperiereinheit E2 besteht aus einem U-förmigen Mittelteil MT, dessen Boden und Wände mit in Längserstreckung verlaufenden Bohrungen C versehen sind

und das an beiden Enden von plattenförmigen Endteilen ETa, ETb begrenzt ist, die jeweils eine Sammelbohrung SBa, SBb für die Bohrungen C des Mittelteils MT aufweisen. Am einen Endteil ETa wird die Sammelbohrung SBa mit einer temperaturgeregelten Flüssigkeit beschickt, die nach dem Durchströmen der Bohrungen C des Mittelteils MT aus der Sammelbohrung SBb des anderen Endteils ETb wieder austritt (Figur 3) .

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Durch das Vorsehen dieser Temperiereinheit E2 können Temperaturabsenkungen in der unmittelbaren Nähe der Positionsmeßeinrichtung ebenfalls nicht in das Innere des Gehäuses G2 durchgreifen, so daß zwisehen der Meßteilung M2 und der Abtasteinheit A2 im Inneren des Gehäuses G2 und der unmittelbaren Umgebung außerhalb des Gehäuses G2 ein Temperaturgefälle besteht. Da die Temperatur im Inneren des Gehäuses G2 bei Temperaturschwankungen in der Umgebung konstant bleibt, kommt es im Inneren des Gehäuses G2 nicht zur störenden Kondensatbildung der Feuchtigkeitsdämpfe.

Nach Figur 3 kann das Mittelstück MT auch aus mehreren Einzelstücken MTa, MTb, MTc ..., insbesondere mit unterschiedlichen Rasterlängen, bestehen, die in einfacher Weise an verschieden lange Positionsmeßeinrichtungen angepaßt werden können.

In nicht gezeigter Weise kann die Temperiereinheit gleichzeitig das Gehäuse für die Meßteilung und die Abtasteinheit bilden.

Die Bohrungen C des Mittelteils MT bzw. der Einzelstücke MTa, MTb, MTc können auch abwechselnd gegenläufig durchströmt werden, wobei die Endteile ETa,

ETb jeweils zwei Sammelbohrungen SBa, SBb für den Zulauf und den Ablauf der Flüssigkeit aufweisen.

Die thermische Isoliereinheit El kann gleichfalls 5 aus Einzelstücken bestehen, die insbesondere verschiedene Rasterlängen aufweisen; ferner kann die Isoliereinheit El auch aus einer inneren Isolierschicht und aus einer äußeren Isolierschicht bestehen. 10

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Claims

DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH 14. Februar 1989 Ansprüche

1. Positionsmeßeinrichtung, insbesondere gekapselter Bauart, bei der die Meßteilung eines Trägerkörpers von einer Abtasteinheit abtastet wird und Mittel zum Erzeugen eines Temperaturgefälles zwischen dem Trägerkörper und/oder der Abtasteinheit einerseits und deren unmittelbaren Umgebung andererseits vorgesehen sind nach Patent ... (Patentanmeldung P 38 21 860.7), dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel aus einer thermisehen Isoliereinheit (El) besteht.

2. Positionsmeßeinrichtung, insbesondere gekapselter Bauart, bei der die Meßteilung eines Trägerkörpers von einer Abtasteinheit abgetastet wird und Mittel zum Erzeugen eines Temperaturgefälles zwischen dem Trägerkörper und/oder der Abtasteinheit einerseits und ihrer unmittelbaren Umgebung andererseits vorgesehen sind nach Patent ... (Patentanmeldung P 38 21 860.7), dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel aus einer Temperiereinheit (E2) besteht.

3. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Isoliereinheit (El) aus einer äußeren Isolierschicht besteht, die ein Gehäuse (Gl) für den Trägerkörper (Tl)

mit der Meßteilung (Ml) und für die Abtasteinheit (Al) ummantelt.

4. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Isoliereinheit aus einer inneren Isolierschicht an den Innenflächen eines Gehäuses für den Trägerkörper mit der Meßteilung und die Abtasteinheit besteht.

5. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Isoliereinheit von einem Gehäuse für den Trägerkörper mit der Meßteilung und für die Abtasteinheit mit einem geringen Wärmeleitvermögen gebildet ist.

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6. Meßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperiereinheit (E2) aus einem U-förmigen Mittelteil (MT) mit in Längserstreckung verlaufenden Bohrungen (C) besteht, das an beiden Enden von plattenförmigen Endteilen (ETa, ETb) mit jeweils wenigstens einer Sammelbohrung (SBa, SBb) begrenzt ist, und daß die Temperiereinheit (E2) ein Gehäuse (G2) für den Trägerkörper (T2) mit der Meßteilung (M2) und für die Abtasteinheit (A2) ummantelt.

7. Meßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperiereinheit gleichzeitig ein Gehäuse für den Trägerkörper mit der Meßteilung und für die Abtasteinheit bildet.

8. Meßeinrichtung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperiereinheit (E2) aus mehreren Einzelstücken (MTa, MTb, MTc) besteht.

9. Meßeinrichtung nach den Ansprüchen 3 -7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (Gl, G2) einen Längsschlitz (Ll, L2) aufweist, der durch zwei Dichtlippenpaare (Dia, DIb, D2a, D2b) verschlossen ist, durch die ein Mitnehmer (Nl, N2) für die Abtasteinheit (Al, A2) hindurchragt.

10. Meßeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (Nl, N2) aus einem Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit besteht.

11. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Isoliereinheit (El) aus mehreren Einzelstücken besteht.

12. Meßeinrichtung nach den Ansprüchen 8 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelstücke (MTa, MTb, MTc) unterschiedliche Rasterlängen aufweisen.

13. Meßeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (C) des Mittelteils (MT) abwechselnd gegenläufig durchströmt sind.