CH656456A5

CH656456A5 - LENGTH MEASURING DEVICE.

Info

Publication number: CH656456A5
Application number: CH339482A
Authority: CH
Inventors: Markus Braem
Original assignee: Markus Braem
Priority date: 1982-06-03
Filing date: 1982-06-03
Publication date: 1986-06-30
Also published as: FR2528165A1; FR2528165B3; DE3318203A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur mechanisch abtastbaren oder berührungslosen Längenmessung, bestehend aus einem eine Messvorrichtung durchsetzenden Massstab, welche Messvorrichtung mindestens eine Anzeige- bzw. s Regeleinrichtung nach der gemessenen Länge steuert. The invention relates to a device for mechanically scanned or non-contact length measurement, consisting of a scale passing through a measuring device, which measuring device controls at least one display or control device according to the measured length.

Längenmesseinrichtung dieser Art ermöglichen bei einer berührungslosen, photoelektrischen Abtastung eines mit einem inkrementalen Code versehenen Massstabes eine hohe Messgenauigkeit auch bei feiner Messteilung. Length measuring devices of this type enable a high measuring accuracy with a non-contact, photoelectric scanning of a scale provided with an incremental code, even with fine measuring graduation.

io Bei solchen und anderen ähnlichen Längenmesseinrich-tungen ist der Massstab mit dem bewegungslosen Maschinenständer fest verbunden, während die Messvorrichtung an einem am Massstab gleitend geführten Schieber vorgesehen ist. Die Zuführung der Energie bzw. die Übertragung der ls Signale an die Anzeige- bzw. Regeleinrichtung erfolgt mittels elektrischen Kabeln, die in einer rohrförmigen Führungsstange untergebracht sind. In such and other similar length measuring devices, the scale is firmly connected to the motionless machine stand, while the measuring device is provided on a slide sliding on the scale. The supply of the energy or the transmission of the ls signals to the display or control device takes place by means of electrical cables which are accommodated in a tubular guide rod.

Diese Führungsstange ist einerseits am Ende mit dem Gehäuse der Mess vorrichtung oder deren Schieber ver-20 bunden und andererseits in einer Führungsbüchse am verlängerten Ende des Massstabes verschiebbar gelagert. This guide rod is connected on the one hand at the end to the housing of the measuring device or its slide and on the other hand slidably mounted in a guide bush at the extended end of the scale.

Zu diesem Zwecke werden die elektrischen Kabel schützend von der Führungsstange aufgenommen, sie müssen jedoch ausserhalb mit einer sogenannten Kabelschleppe oder 2s mit anderen zweckmässigen Vorrichtungen wegen ihrem Durchhang bzw. Kabelbrüchen aufgehängt oder als Schraubenkabel ausgebildet sein. Es hat sich auch gezeigt, dass nach einer gewissen Betriebszeit die Führungsstange und Führungsbüchse wegen Verschmutzung Verschleisserschei-30 nungen aufweisen. Dies nicht zuletzt, weil durch die Bewegungen der Längenmesseinrichtung staubhaltige Luft in die die Messeinrichtung abdeckende Schutzummantelung gesogen wird, wonach sich feste Teile unter anderem an den Führungselementen schadhaft absetzen. For this purpose, the electrical cables are received in a protective manner by the guide rod, but they have to be suspended outside with a so-called cable drag or 2s with other suitable devices because of their sag or cable breaks or they have to be designed as screw cables. It has also been shown that after a certain operating time, the guide rod and guide bush show signs of wear due to contamination. This is not least because the movements of the length measuring device draw dust-laden air into the protective sheathing covering the measuring device, after which solid parts are damaged, among other things, on the guide elements.

3s Die vorliegende Erfindung bezweckt nun, die erwähnten Nachteile bei einer Längenmesseinrichtung zu beseitigen. Es stellt sich somit die Aufgabe, eine Einrichtung zur Längenmessung zu schaffen, welche auch in einer Umgebung mit hoher Verschmutzungsbelastung weitgehend verschleissfrei 40 funktioniert und die kostengünstig hergestellt werden kann. 3s The present invention now aims to eliminate the disadvantages mentioned in a length measuring device. It is therefore the task of creating a device for length measurement which functions largely free of wear even in an environment with a high pollution load and which can be produced inexpensively.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, According to the invention, this object is achieved by

dass der Massstab an einem Mitnehmer befestigt, in dem die Messvorrichtung aufnehmenden, geschlossenen länglichen Führungsgehäuse verschiebbar angeordnet und mittels 45 magnetischer Kraft mit einer an der Aussenseite des Führungsgehäuses geführten Schleppvorrichtung antriebsverbunden ist. that the scale is fastened to a driver, in which the closed, elongated guide housing receiving the measuring device is displaceably arranged and is drive-connected by means of magnetic force to a towing device guided on the outside of the guide housing.

Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen: The invention is explained below using an exemplary embodiment shown in the drawing. Show it:

50 50

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemässe Längenmesseinrichtung im vorderen Endbereich und nach der Linie I-I in Fig. 2, 1 shows a longitudinal section through the length measuring device according to the invention in the front end region and along the line I-I in FIG. 2,

Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1, 55 Fig. 3 einen Längsschnitt durch die Längenmesseinrichtung gemäss der Linie III-III in Fig. 2 und Fig. 2 shows a cross section along the line II-II in Fig. 1, 55 Fig. 3 shows a longitudinal section through the length measuring device according to the line III-III in Fig. 2 and

Fig. 4 in schematischer Darstellung einen Längsschnitt durch die Längenmesseinrichtung ohne Massstab in verkleinertem Massstab nach der Linie I-I in Fig. 2. 4 shows a schematic representation of a longitudinal section through the length measuring device without scale on a reduced scale along the line I-I in FIG. 2.

60 60

In Fig. 1 ist der vordere Endbereich einer aus einem geschlossenen vorderen Führungsgehäuseteil 12 und einer anschliessenden Messvorrichtung 13 mit dem nachfolgenden hinteren Führungsgehäuseteil 14 bestehenden Längenmess-65 einrichtung 11 dargestellt (siehe auch Fig. 4). Im Innern des aus zwei Teilen 12,14 gebildeten Führungsgehäuses ist ein Massstab 15 an einem Mitnehmer 16 befestigt. 1 shows the front end region of a length measuring device 11 consisting of a closed front guide housing part 12 and a subsequent measuring device 13 with the subsequent rear guide housing part 14 (see also FIG. 4). A scale 15 is fastened to a driver 16 in the interior of the guide housing formed from two parts 12, 14.

Es kann sowohl der vordere 12 als auch der hintere 14 Füh- Both the front 12 and the rear 14 guide

rangsgehäuseteil zur Aufnahme des Mitnehmers 16 bestimmt werden. Dieser Mitnehmer ist allseits an den Innenwänden des verwendeten Führungsgehäuseteiles 12 bzw. 14 verschiebbar, d.h. rollend oder gleitend, abgestützt und ist zu diesem Zwecke beispielsweise mit Tragrollen 18 und Führungsrollen 19 versehen. Gemäss den Fig. 1 bis 3 ist ein prismatischer Träger 17 vorgesehen, der an zwei Achsen jeweils gegenüberliegende Tragrollen 18 und rechtwinklig zu diesen Achsen versetzt, an mindestens einer Seite, zwei Führungsrollen 19 aufweist. Die Innenwände der Führungsgehäuseteile 12 bzw. 14 und die Trag-18 und Führungsrollen 19 sind mit Laufspiel versehen, so dass eine grössere Reibung an den Wänden vermieden werden kann. Anstelle von Rollen könnte der Träger 17 mit Gleitsohlen aus Kunststoff, z.B. Teflon, oder anderen dafür geeigneten Materialien ausgebildet sein. rangsgehäuseteil be determined for receiving the driver 16. This driver is displaceable on all sides on the inner walls of the guide housing part 12 or 14 used, i.e. rolling or sliding, supported and is provided for this purpose, for example with support rollers 18 and guide rollers 19. According to FIGS. 1 to 3, a prismatic support 17 is provided, which has supporting rollers 18 on each of two axes and offset at right angles to these axes and has two guide rollers 19 on at least one side. The inner walls of the guide housing parts 12 and 14 and the support 18 and guide rollers 19 are provided with running play, so that greater friction on the walls can be avoided. Instead of rollers, the carrier 17 could be made with plastic sliding soles, e.g. Teflon, or other suitable materials.

Alternativ könnte der Träger selbst aus gleitfähigen Materialien gefertigt sein. Alternatively, the carrier itself could be made from slidable materials.

Das aus zwei Teilen 12 bzw. 14 bestehende Führungsgehäuse ist als länglicher Kasten ausgebildet. Gemäss Darstellung in Fig. 2 sind jeweils zwei gleichartige Wandteile zur Bildung des Gehäuses vorgesehen. Im vorliegenden Falle sind es zwei mit dem Rücken einander zugekehrte C-Profile 21 und jeweils ein die oberen und unteren Flanschen dieser Profile verbindenden Platten 22, die den prismatischen Führungskanal bilden. The guide housing consisting of two parts 12 and 14 is designed as an elongated box. As shown in Fig. 2, two identical wall parts are provided to form the housing. In the present case, there are two C-profiles 21 facing one another and one plate 22 connecting the upper and lower flanges of these profiles, which form the prismatic guide channel.

Das C-Profil dient einer Erleichterung bei der Befestigung der Längenmesseinrichtung am Ständer einer Maschine oder dgl. The C-profile makes it easier to attach the length measuring device to the stand of a machine or the like.

Die Rückseiten der C-Profile 21 sind mit zwei eine Führungsnute 23 für den Massstab 15 bildende Leisten 24 versehen, die zumindest über annähernd die Länge der Führungsgehäuseteile 12 und 14 verlaufen. Diese Leisten 24 sind gleichzeitig als Lauffläche der Führungsrollen 19 gedacht. The rear sides of the C-profiles 21 are provided with two strips 24 forming a guide groove 23 for the scale 15, which extend at least approximately over the length of the guide housing parts 12 and 14. These strips 24 are also intended as the tread of the guide rollers 19.

Zum erfindungswesentlichen Teil gehört u.a. der Antrieb des Massstabes 15 im geschlossenen Führungsgehäuse. Der Mitnehmer 16 ist an zwei gegenüberliegenden Längsseiten mit Permanentmagneten 26 versehen, die am Träger 17 befestigt sind. Gemäss den Fig. 1 bis 3 sind diese Permanentmagnete parallel zur Ebene der Achsen 20 seitlich am Träger 17 befestigt und weisen jeweils einen relativ kurzen Abstand zur Wand des Führungsgehäuseteils 12 bzw. 14 auf. Hinter dieser Wand von aussen an das Führungsgehäuse 12 bzw. 14 anliegend, ist zum Antrieb des Mitnehmers 16 eine jochähnliche Schleppvorrichtung 27 aufsetz- bzw. aufschiebbar angeordnet. Selbstverständlich kann dort, wo eine allseitige Fixierung der Schleppvorrichtung 27 an dem Führungsgehäuse nicht realisiert werden kann, eine geschlossene Rahmenkonstruktion eingesetzt werden. Diese ist an der Innenseite zweier gegenüberliegender Schenkel 28 mit aufgesetzten Magnetkörpern 29 versehen, welche mit den Permanentmagneten 26 am Mitnehmer 16 eine verbindende Kraftwirkung bzw. eine magnetische Koppelung auf beide Teile ausüben. The essential part of the invention includes the drive of the scale 15 in the closed guide housing. The driver 16 is provided on two opposite longitudinal sides with permanent magnets 26 which are attached to the carrier 17. According to FIGS. 1 to 3, these permanent magnets are attached laterally to the carrier 17 parallel to the plane of the axes 20 and are each at a relatively short distance from the wall of the guide housing part 12 or 14. Behind this wall from the outside against the guide housing 12 or 14, a yoke-like towing device 27 is arranged to be pushed on or pushed on to drive the driver 16. Of course, a closed frame construction can be used where the towing device 27 cannot be fixed on all sides to the guide housing. This is provided on the inside of two opposite legs 28 with attached magnetic bodies 29 which exert a connecting force or a magnetic coupling on both parts with the permanent magnets 26 on the driver 16.

Zur Erzielung einer weitgehend ausgeglichenen seitlichen To achieve a largely balanced lateral

656 456 656 456

Kraftbeeinflussung des Mitnehmers 16 wirken jeweils die Permanentmagnete 26 und Magnetkörper 29 paarweise anziehend mit gleichen Kräften von der Seite auf den Mitnehmer 16 ein. Influencing the force of the driver 16, the permanent magnets 26 and magnetic bodies 29 each act in pairs with the same forces on the driver 16 from the side.

Zu diesem Zwecke sind bei den sich bildenden Magnetpaaren die Pole gegensätzlichen Vorzeichens beidseits einer Wand des Führungsgehäuses 12 bzw. 14 einander zugekehrt angeordnet. Die besondere Anordnung der Magnete ist mit den Zeichen N für Nordpol und S für Südpol in den Fig. 1 und 2 festgehalten. For this purpose, the poles of opposite sign are arranged on both sides of a wall of the guide housing 12 and 14 facing each other in the magnet pairs being formed. The special arrangement of the magnets is recorded with the characters N for the north pole and S for the south pole in FIGS. 1 and 2.

Selbstverständlich kann mit geringerem Aufwand auch nur ein von einer Seite wirkendes Magnetpaar verwendet werden, wodurch eine einseitige Belastung auf die Führungsanordnung entsteht. Of course, only a pair of magnets acting from one side can be used with less effort, which creates a one-sided load on the guide arrangement.

Zur Begünstigung des Gleiteffekts zwischen Führungsgehäuseteil 12 bzw. 14 und Schleppvorrichtung 27, besitzt letztere an der Innenseite der Schenkel 28 Gleitleisten 30, die an der Aussenseite des Führungsgehäuseteils 12 bzw. 14 anliegen. To favor the sliding effect between the guide housing part 12 or 14 and the towing device 27, the latter has on the inside of the legs 28 slide strips 30 which rest on the outside of the guide housing part 12 or 14.

An dieser Stelle sei festgehalten, dass es sich bei den verwendeten Materialien sowohl bei den Führungsgehäuseteilen 12 bzw. 14 als auch bei dem Mitnehmer 16 um nichtmagneti-sierbare Werkstoffe handelt. At this point it should be noted that the materials used in the guide housing parts 12 and 14 as well as in the driver 16 are non-magnetizable materials.

An den freien Enden der Führungsgehäuseteile 12 und 14 sind Verschlussdeckel 25 abnehmbar festgeschraubt, die einerseits eine Verschmutzung im Führungsgehäuse verhindern und andererseits den Weg des Massstabes 15 einseitig begrenzen. At the free ends of the guide housing parts 12 and 14, closure covers 25 are removably screwed on, which on the one hand prevent contamination in the guide housing and on the other hand limit the path of the scale 15 on one side.

Der Massstab 15 erstreckt sich von einer Endposition des Mitnehmers 16 über die stationäre Messmarke in der Messvorrichtung 13 hinaus. Bei seinem maximalen Messausschlag befindet sich das freie Ende des Massstabes 15 in der äusser-sten Position des anderen Führungsgehäuseteils 12 bzw. 14 und ist somit vor äusseren Einflüssen weitgehend geschützt. Der Massstab 15 ist als stabile Leiste oder aus einem flexiblen, transparenten oder undurchsichtigen Material, z.B. filmbeschichtetes Polyester, hergestellt und mit einem Code aus verschiedenen Markierungen und Steuerspuren versehen. Diese können beispielsweise als inkrementale und/oder BCD oder 3-excess-gray-Teilung vorkommen. The scale 15 extends from an end position of the driver 16 beyond the stationary measuring mark in the measuring device 13. At its maximum measurement deflection, the free end of the scale 15 is in the outermost position of the other guide housing part 12 or 14 and is thus largely protected against external influences. The scale 15 is a stable bar or made of a flexible, transparent or opaque material, e.g. film-coated polyester, manufactured and provided with a code from various markings and control tracks. These can occur, for example, as incremental and / or BCD or 3-excess-gray graduation.

Die Markierungen am Massstab 15 werden so von Phototransistoren in der Messvorrichtung berührungslos abgetastet bzw. photoelektrisch mit Phasen verschobenen Signalen über eine Leitung an eine Auswertstation weitergegeben. Dieser photoelektrische Messvorgang ist nicht erfindungswesentlich und könnte durch mechanisches abtasten ersetzt werden. The markings on the scale 15 are thus scanned in a contactless manner by phototransistors in the measuring device or are passed photoelectrically with phase-shifted signals via a line to an evaluation station. This photoelectric measuring process is not essential to the invention and could be replaced by mechanical scanning.

Diese Längenmesseinrichtung kann sowohl zur inkrementalen Wertmessung, als auch zur Absolutwertmessung verwendet werden. This length measuring device can be used both for incremental value measurement and for absolute value measurement.

Durch Kombination der Schaltung beider Messsysteme stehen die Signale am Ausgang der Messvorrichtung parallel und unabhängig voneinander zur Verfügung d.h. dass absolute Längenmasse wie auch Zwischenmasse gleichzeitig messbar sind. By combining the switching of both measuring systems, the signals at the output of the measuring device are available in parallel and independently of each other, i.e. that absolute linear mass as well as intermediate mass can be measured at the same time.

3 3rd

s s

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

B B

2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

656456 PATENT CLAIMS

1. A device for mechanically scanned or non-contact length measurement, consisting of a scale passing through a measuring device, which measuring device controls at least one display or control device according to the measured length, characterized in that the scale (15) is attached to a driver (16), in which the closed, elongated guide housing receiving the measuring device (13) is displaceably arranged and is connected to the drive by means of magnetic force with a towing device guided on the outside of the guide housing.

2. Device according to claim 1, characterized in that the measuring device (13) is arranged between the front (12) and rear (14) guide housing part forming the guide housing.

3. Device according to claim 1 and 2, characterized in that the scale (15) is attached at one end to the driver (16) arranged in a guide housing part (12 or 14).

4. Device according to claim 1 to 3, characterized in that the towing device (27) resting on the guide housing part (12 or 14) is designed as an open or closed frame with at least two opposite legs (28), at least on the inside thereof A magnetic body (29) is provided in each case, which magnetic body with the permanent magnets (26) assigned to them form a non-positive connection on the driver (16) which cooperates in pairs.

5. Device according to claim 1 and 4, characterized in that the driver (16) from a support on support rollers (18) supported (17) for at least one of the two opposite, prismatic longitudinal sides provided attachment of the permanent magnets (26) is formed and wherein for the lateral support of the carrier (17) two guide rollers (19) are arranged on at least one of its two remaining longitudinal sides.

6. Device according to claim 1 and 4, characterized in that the driver (16) is provided with slidable supports.

7. Device according to claim 1, characterized in that the prismatic guideway in the guide housing is formed in each case from two C-profiles (21) facing one another at a distance from the rear sides and these connecting plates (22).

8. Device according to claim 7, characterized in that guide grooves (23) are provided for guiding the scale (15) on the rear sides of the C-profile (21).

9. Device according to claim 1, characterized in that it is at least partially formed from a non-magnetizable material.

10. The device according to claim 4, characterized in that at least the inner sides of the legs (28 and 14) of the towing device (27) which rest against the guide housing part (12 or 14) are provided with slide strips (30).

11. The device according to claim 2, characterized in that the free ends of the guide housing are provided with a cover plate (25).

12. The device according to claim 1, characterized in that by switching combination of the incremental and absolute length measuring system intermediate length mass and absolute length mass can be measured simultaneously in parallel and independently of one another.