DE102004060093B4 - Carrier for a position measuring device - Google Patents

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Abstract

Mitnehmer für eine Positionsmesseinrichtung, mit – einem Aufnahmebereich zur Aufnahme einer Abtasteinheit der Positionsmesseinrichtung, – einem Montagebereich zur Festlegung des Mitnehmers an einem zu messenden Objekt, – einem Verbindungsabschnitt, über den der Aufnahmebereich und der Montagebereich des Mitnehmers miteinander verbunden sind und der ausgebildet und vorgesehen ist, in einer Messrichtung entlang elastischer, sich an den Verbindungsabschnitt anlegender Dichtungsmittel eines Gehäuses für eine durch die Abtasteinheit abzutastende Maßverkörperung geführt zu werden, und – einer Beschichtung, mit der der Mitnehmer zur Verminderung der Reibung zwischen dem Verbindungsabschnitt und den zugeordneten Dichtungsmitteln versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (5) zumindest an dem Verbindungsabschnitt (50) mit einer metallhaltigen, elektrisch leitfähigen amorphen Kohlenstoffschicht versehen ist, die sich von dem Verbindungsabschnitt (50) des Mitnehmers zumindest bis zu Befestigungsstellen (52a) im Montagebereich (52) des Mitnehmers (5) erstreckt, über die der Mitnehmer an einem zu messenden Objekt festlegbar ist.Driver for a position measuring device, with - a receiving area for receiving a scanning unit of the position measuring device, - a mounting area for fixing the driver to an object to be measured, - a connecting section via which the receiving area and the mounting area of the driver are connected to one another and which is designed and provided is to be guided in a measuring direction along elastic sealing means of a housing, which are in contact with the connecting section, for a measuring standard to be scanned by the scanning unit, and - a coating with which the driver is provided to reduce the friction between the connecting section and the associated sealing means, characterized in that the driver (5) is provided at least on the connecting section (50) with a metal-containing, electrically conductive amorphous carbon layer which extends from the connecting section (50) of the driver at least up to Fastening points (52a) in the assembly area (52) of the driver (5), via which the driver can be fixed to an object to be measured.

Description

Die Erfindung betrifft einen Mitnehmer für eine Positionsmesseinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Positionsmesseinrichtung mit einem derartigen Mitnehmer gemäß Patentanspruch 10.The invention relates to a driver for a position measuring device according to the preamble of patent claim 1 and a position measuring device with such a driver according to claim 10.

Ein derartiger Mitnehmer umfasst einen Aufnahmebereich zur Aufnahme einer Abtasteinheit der Positionsmesseinrichtung, einen Montagebereich zur Festlegung des Mitnehmers an einem zu messenden Objekt sowie einen Verbindungsabschnitt, über den der Aufnahmebereich und der Montagebereich des Mitnehmers miteinander verbunden sind und der ausgebildet und vorgesehen ist, um zwischen nebeneinander erstreckten, sich jeweils an den Verbindungsabschnitt des Mitnehmers anlegenden, elastischen Dichtungselementen eines Gehäuses für eine Maßverkörperung der Positionsmesseinrichtung geführt zu werden.Such a driver comprises a receiving area for receiving a scanning unit of the position measuring device, a mounting portion for fixing the driver on an object to be measured and a connecting portion, via which the receiving area and the mounting portion of the driver are connected to each other and which is designed and provided to between adjacent extended to be guided in each case to the connecting portion of the driver applying, elastic sealing elements of a housing for a material measure of the position measuring device.

Ein derartiger Mitnehmer dient insbesondere zur Verwendung in einer gekapselten Positionsmesseinrichtung zur Messung der Relativlage zweier zueinander beweglicher Objekte, deren mit einem der zu messenden Objekte verbindbares, eine Maßverkörperung aufnehmendes Gehäuse einen in Bewegungsrichtung der zueinander beweglichen Objekte (Messrichtung) verlaufenden Schlitz aufweist, durch den hindurch der über seinen Montagebereich mit dem anderen der beiden Objekte verbindbare Mitnehmer in das Innere des Gehäuses hineinragt, wo er über seinen Aufnahmebereich mit einer im Inneren des Gehäuses untergebrachten, zur Positionsmessung dienenden Baueinheit (Abtasteinheit) verbunden ist. Der Mitnehmer durchgreift also einen in Messrichtung erstreckten Schlitz im Gehäuse der Positionsmesseinrichtung, durch den er ins Innere des Gehäuses ragt, um eine dort vorgesehene Abtasteinheit zum Abtasten einer am Gehäuse angeordneten Maßverkörperung mit dem außerhalb des Gehäuses vorgesehenen Montagefuß zu verbinden, über den der Mitnehmer wiederum an einem der beiden zueinander beweglichen Objekte festgelegt wird.Such a driver is used in particular for use in an encapsulated position-measuring device for measuring the relative position of two mutually movable objects whose housing can be connected to one of the objects to be measured and accommodates a material measure having a slot extending in the direction of movement of the mutually movable objects (measuring direction) the driver which can be connected via its mounting region to the other of the two objects protrudes into the interior of the housing, where it is connected via its receiving region to a structural unit (scanning unit) accommodated in the interior of the housing for position measurement. The driver thus extends through a slot extending in the direction of measurement in the housing of the position measuring device, through which it projects into the interior of the housing to connect a scanning unit provided therein for scanning a dimensional standard arranged on the housing to the mounting foot provided outside the housing, via which the driver again is fixed to one of the two mutually movable objects.

Handelt es sich bei den zueinander beweglichen Objekten beispielsweise um ein Bett und einen Schlitten einer Werkzeugmaschine, so wird deren Relativbewegung in eine Relativbewegung des Mitnehmers bezüglich des die Maßverkörperung (insbesondere eine Messteilung) tragenden Gehäuses der Positionsmesseinrichtung umgesetzt, so dass der Mitnehmer in Erstreckungsrichtung des Schlitzes bezüglich des Gehäuses der Positionsmesseinrichtung verfahren wird und diese Bewegung durch Zusammenwirken der am Mitnehmer vorgesehenen Abtasteinheit mit der am Gehäuse der Positionsmesseinrichtung vorgesehenen Maßverkörperung gemessen wird.If the objects movable relative to one another are, for example, a bed and a carriage of a machine tool, their relative movement is converted into a relative movement of the driver with respect to the housing of the position measuring device carrying the material measure (in particular a measuring graduation), so that the driver extends in the extension direction of the slot is moved with respect to the housing of the position measuring device and this movement is measured by cooperation of the scanning unit provided on the driver with the measures provided on the housing of the position measuring device measuring scale.

Derartige Positionsmesseinrichtungen können sowohl als Längenmesseinrichtung (mit einem linear erstreckten Schlitz im Gehäuse der Positionsmesseinrichtung) als auch als Winkelmesseinrichtung (mit einem entsprechend bogenförmig verlaufenden Schlitz) ausgeführt sein und nach unterschiedlichen, bekannten physikalischen Prinzipien zur Abtastung der am Gehäuse der Positionsmesseinrichtung vorgesehenen Maßverkörperung durch die am Mitnehmer angeordnete Abtasteinheit arbeiten.Such position measuring devices can be designed both as a length measuring device (with a linearly extending slot in the housing of the position measuring device) and as an angle measuring device (with a corresponding arcuate slot) and according to different, well-known physical principles for scanning provided on the housing of the position measuring device material measure by the on Tracker arranged scanning work.

Zum Schutz der im Gehäuse der Positionsmesseinrichtung angeordneten Maßverkörperung (Messteilung) muss der von dem Verbindungsabschnitt des Mitnehmers durchgriffene Schlitz im Gehäuse der Positionsmesseinrichtung möglichst gut abgedichtet sein, wozu beidseits des Verbindungsabschnittes des Mitnehmers entlang des Schlitzes erstreckte elastische Dichtungselemente sich an jeweils eine Seite des Verbindungsabschnittes des Mitnehmers anlegen.In order to protect the measuring standard arranged in the housing of the position measuring device (measuring graduation), the slot penetrated by the connecting portion of the driver must be sealed as well as possible in the housing of the position measuring device, for which elastic sealing elements extend on either side of the connecting portion of the driver along the slot Create a driver.

In der DE 43 33 651 A1 ist eine gekapselte Positionsmesseinrichtung beschrieben, die ein Gehäuse mit einem in Messrichtung erstreckten Längsschlitz aufweist, das mittels Dichtlippen abgedichtet ist. Ein Mitnehmer der Positionsmesseinrichtung, der deren im Gehäuse angeordnete Abtasteinheit mit einem Montagefuß verbindet, durchragt dabei den Längsschlitz und greift zwischen die dachförmig angeordneten Dichtlippen.In the DE 43 33 651 A1 an encapsulated position-measuring device is described, which has a housing with a longitudinal slot extending in the measuring direction, which is sealed by means of sealing lips. A driver of the position-measuring device, which connects the scanning unit arranged in the housing with a mounting foot, projects through the longitudinal slot and engages between the roof-shaped arranged sealing lips.

Bei einer aus der EP 0 646 765 B1 bekannten Positionsmesseinrichtung dieser Art bestehen die beidseits des Mitnehmers erstreckten elastischen Dichtelemente aus einem elektrisch leitfähigen, nichtmetallischen Werkstoff in Form von Lamellen. Hierdurch soll mit den Dichtelementen nicht nur das Eindringen von Schmutz oder Feuchtigkeit in das Innere des Gehäuses verhindert werden, sondern zugleich auch eine elektrische Abschirmung nach Art eines Faraday-Käfigs erreicht werden.At one of the EP 0 646 765 B1 Known position measuring device of this type consist of both sides of the driver extended elastic sealing elements made of an electrically conductive, non-metallic material in the form of lamellae. This should not only prevent the penetration of dirt or moisture into the interior of the housing with the sealing elements, but at the same time an electrical shielding in the manner of a Faraday cage can be achieved.

Aus der JP-A 02-027209 ist eine lineare Positionsmesseinrichtung bekannt, bei der der als Steg ausgebildete Verbindungsabschnitt des Mitnehmers oder die zugeordneten, an den Seiten des Verbindungssteges anliegenden Dichtungsmittel mit reibungsarmen Elementen, zum Beispiel in Form Öl-imprägnierter Metalle, versehen sind. Hierdurch soll bei einer Bewegung des Mitnehmers entlang des am Gehäuse des Positionsmessgerätes vorgesehenen Schlitzes die Reibung zwischen dem Verbindungssteg des Mitnehmers und den hieran anliegenden Dichtungsmitteln reduziert werden und eine Abnutzung der Dichtungsmittel möglichst vermieden werden.From the JP-A 02-027209 a linear position measuring device is known, in which the connecting portion formed as a web of the driver or the associated, applied to the sides of the connecting web sealing means are provided with low-friction elements, for example in the form of oil-impregnated metals. As a result, the friction between the connecting web of the driver and the sealing means applied thereto is to be reduced during a movement of the driver along the slot provided on the housing of the position measuring device and wear of the sealing means should be avoided as far as possible.

Die DE 41 39 985 A1 betrifft einen Fensterheber zum Heben und Senken einer Kraftfahrzeug-Fensterscheibe mit einer Antriebsvorrichtung, die über eine in Seilumlenkungen geführte Zugmittelschlaufe kraftübertragend mit der zu verstellenden Fensterscheibe in Wirkverbindung steht, wobei die Zugmittelschlaufe zumindest teilweise aus einer amorphen metallischen Legierung besteht, die auch Kohlenstoff enthalten kann. The DE 41 39 985 A1 concerns a window lifter for raising and lowering a motor vehicle window pane with a drive device which is operatively connected to the window pane to be adjusted via a traction loop guided in cable deflections, the traction loop at least partially consisting of an amorphous metallic alloy which may also contain carbon.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Mitnehmer für eine Positionsmesseinrichtung der eingangs genannten Art hinsichtlich des Zusammenwirkens mit zugeordneten Dichtungsmitteln der Positionsmesseinrichtung weiter zu verbessern.The invention is based on the problem of further improving a driver for a position-measuring device of the type mentioned above with regard to the interaction with associated sealing means of the position-measuring device.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Schaffung eines Mitnehmers mit den Merkmalen des Patenanspruchs 1 gelöst.This problem is solved according to the invention by the creation of a driver with the features of patent claim 1.

Danach ist der Mitnehmer zumindest an seinem Verbindungsabschnitt, der den Aufnahmebereich mit dem Montagebereich des Mitnehmers verbindet und in dem der Mitnehmer in Kontakt mit zugeordneten Dichtungsmitteln einer Positionsmesseinrichtung steht, mit einer amorphen Kohlenstoffschicht versehen.Thereafter, the driver is provided with an amorphous carbon layer at least at its connecting portion which connects the receiving area with the mounting region of the driver and in which the driver is in contact with associated sealing means of a position-measuring device.

Amorphe Kohlenstoffschichten werden wegen ihrer besonderen Härte auch als diamantähnliche Kohlenstoffschichten, das heißt als diamond-like carbon (DLC), bzw. als harte amorphe Kohlenstoffschichten (Hartstoffschichten) bezeichnet. Ihre Anwendung zur Beschichtung eines gattungsgemäßen Mitnehmers ermöglicht eine besonders große Reibungs- und Verschleißminderung. So hat sich gezeigt, dass durch Verwendung einer amorphen Kohlenstoffschicht zur Beschichtung des Verbindungsabschnittes eines zwischen Dichtungsmitteln geführten Mitnehmers eine Reduzierung der Reibung um mehr als eine Größenordnung, insbesondere bis zu zwei Größenordnungen, erreicht werden. Gleichzeitig konnte kein signifikanter Verschleiß beobachtet werden.Due to their particular hardness, amorphous carbon layers are also referred to as diamond-like carbon layers, that is to say as diamond-like carbon (DLC) or as hard amorphous carbon layers (hard material layers). Their application for coating a generic driver allows a particularly large friction and wear reduction. Thus, it has been found that by using an amorphous carbon layer for coating the connecting portion of a guided between seal means driver friction reduction by more than an order of magnitude, in particular up to two orders of magnitude can be achieved. At the same time, no significant wear could be observed.

Aufgrund der erheblich reduzierten Reibung und der hiermit verbundenen Minimierung des Abriebes beider Reibpartner, insbesondere der Dichtungsmittel, wird insbesondere der durch den Abrieb selbst verursachte Schmutzeintrag in das Gehäuse der Positionsmesseinrichtung entsprechend reduziert.Due to the significantly reduced friction and the associated minimization of the abrasion of both friction partners, in particular the sealant, in particular caused by the abrasion itself dirt entry into the housing of the position measuring device is reduced accordingly.

Unter der Bezeichnung DLC findet sich umfangreiche Literatur zur Herstellbarkeit derartiger Kohlenstoffschichten, auf die hier verwiesen wird. Beispielhaft sei hieraus der Artikel von Martin Grischke in JOT 1/94 genannt. Danach können die Kohlenstoff-Schichten beispielsweise mittels eines PECVD-Prozesses (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition) mit einer Dicke von einigen Mikrometern auf ein zu beschichtendes Material aufgebracht werden, wobei eventuelle metallische Zusatzstoffe aus einer DC-Magnetron-Sputter-Quelle eingebracht werden. Die Zusammensetzung der einzelnen Komponenten (Materialauswahl und Anteile) über den Verlauf der Schichtdicke bestimmt dabei die tribologischen Eigenschaften wie Härte und Reibung.Under the name DLC is extensive literature on the manufacturability of such carbon layers, to which reference is made here. An example of this is the article by Martin Grischke in JOT 1/94. The carbon layers can then be applied to a material to be coated, for example by means of a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) process, with any metallic additives being introduced from a DC magnetron sputtering source. The composition of the individual components (material selection and proportions) over the course of the layer thickness determines the tribological properties such as hardness and friction.

Typischerweise sind die amorphen Kohlenstoffschichten vom Typ a-C:H. Gemäß der Erfindung wird zur Beschichtung des Mitnehmers eine metallhaltige amorphe Kohlenstoffschicht, z. B. des Typs a-C:H:Me verwendet. Als Metall (Me) zur Einlagerung in die amorphe Kohlenstoffmatrix sind dabei beispielsweise Wolfram, Molybdän, Titan oder Tantal geeignet. Alternativ oder zusätzlich zu dem Metall kann auch Silizium (Si) in die amorphe Kohlenstoffmatrix eingelagert werden, so dass sich dann eine amorphe Kohlenstoffschicht vom Typ a-C:H:Si, gegebenenfalls noch ergänzt durch einen Metallanteil, ergibt. Der Stoffanteil von Metall bzw. Silizium in der Beschichtung liegt dabei in einer Größenordnung von bis zu etwa 15%.Typically, the amorphous carbon layers are of the type a-C: H. According to the invention, a metal-containing amorphous carbon layer, for. B. type A-C: H: Me used. For example, tungsten, molybdenum, titanium or tantalum are suitable as metal (Me) for incorporation into the amorphous carbon matrix. As an alternative or in addition to the metal, silicon (Si) can also be incorporated into the amorphous carbon matrix, so that an amorphous carbon layer of the type a-C: H: Si, optionally supplemented by a metal fraction, then results. The proportion of metal or silicon in the coating is on the order of up to about 15%.

Derartige metallhaltige amorphe Kohlenstoffschichten zeichnen sich zusätzlich durch ihre elektrische Leitfähigkeit aus. Hierdurch lässt sich eine statische Aufladung des Mitnehmers beim Kontakt mit den gehäuseseitigen Dichtungselementen verhindern, die benachbarte elektronische Teile beeinträchtigen und das von der Positionsmesseinrichtung zu erzeugende Messsignal verfälschen könnte. Es entfällt somit die Notwendigkeit, den üblicherweise aus Aluminium bestehenden und als Aluminium-Druckgussteil ausgebildeten, mit einer isolierenden Eloxal-Schicht versehenen Mitnehmer durch bereichsweises Abtragen der Eloxal-Schicht mechanisch zu bearbeiten. Vielmehr kann bei Verwendung einer metallhaltigen, elektrisch leitfähigen amorphen Kohlenstoffschicht zur Beschichtung des Mitnehmers die elektrische Leitfähigkeit jener Beschichtung unmittelbar genutzt werden, um den Mitnehmer auf das gleiche elektrische Potential zu legen wie ein hiermit verbundenes, zu messendes Objekt, zum Beispiel Maschinenteil. Hierzu genügt die Anbindung des Mitnehmers an jenes Maschinenteil über geeignete, elektrisch leitende (aus Metall bestehende) Befestigungsmittel. Alternativ oder ergänzend kann die elektrische Anbindung des Mitnehmers an das zugeordnete zu messende Objekt auch durch Flächenkontakt zwischen einer beschichteten Oberfläche des Mitnehmers und dem zu messenden Objekt erreicht werden.Such metal-containing amorphous carbon layers are additionally characterized by their electrical conductivity. As a result, a static charge of the driver can prevent contact with the housing-side sealing elements, which could affect adjacent electronic parts and could distort the measurement signal to be generated by the position measuring device. It thus eliminates the need to mechanically edit the usually made of aluminum and designed as an aluminum die-cast, provided with an insulating anodizing layer driver by area removal of the anodized layer. Rather, when using a metal-containing, electrically conductive amorphous carbon layer for coating the driver, the electrical conductivity of that coating can be used directly to lay the driver to the same electrical potential as a hereby connected, to be measured object, for example, machine part. For this purpose, the connection of the driver to that machine part via suitable, electrically conductive (made of metal) fasteners is sufficient. Alternatively or additionally, the electrical connection of the driver to the associated object to be measured can also be achieved by surface contact between a coated surface of the driver and the object to be measured.

Nach der Erfindung ist der Mitnehmer nicht nur in jenen Bereichen seines Verbindungsabschnittes mit einer amorphen Kohlenstoffschicht versehen, die bei bestimmungsgemäßer Verwendung des Mitnehmers in einer Positionsmesseinrichtung in Kontakt mit zugeordneten, gehäuseseitigen Dichtungsmitteln stehen, sondern darüber hinaus auch in weiteren Bereichen. Besonders bevorzugt ist der (z. B. aus Aluminium bestehende) Grundkörper des Mitnehmers insgesamt mit einer derartigen Beschichtung versehen. Bei Verwendung einer metallhaltigen amorphen Kohlenstoffschicht zur Beschichtung des Mitnehmers ist im Hinblick auf die Ausnutzung der elektrischen Eigenschaften von Bedeutung, dass der Mitnehmer zumindest sowohl in dem Bereich, in dem er bei bestimmungsgemäßem Gebrauch mit zugeordneten Dichtungsmitteln in Kontakt steht, als auch in dem Bereich, der zur Anbindung des Mitnehmers an ein zu messendes Objekt (Maschinenteil) dient, mit der metallischen, amorphen Kohlenstoffschicht versehen ist, wobei die Beschichtung so gestaltet sein muss, dass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Beschichtung im Verbindungsabschnitt einerseits und in dem der Befestigung an einem zu messenden Objekt dienenden Bereich andererseits besteht.According to the invention, the driver is provided not only in those areas of its connecting portion with an amorphous carbon layer, which are in proper use of the driver in a position measuring device in contact with associated, housing-side sealing means, but also in other areas. Particularly preferably, the main body of the driver (made of aluminum, for example) is provided overall with such a coating. When using a metal-containing amorphous carbon layer for coating the driver, with regard to the utilization of the electrical properties, it is important for the driver to be in contact, at least both in the area in which it is in contact with associated sealing means when used as intended, and in the area, for the connection of the driver to an object to be measured (machine part) is provided with the metallic, amorphous carbon layer, the coating must be designed so that an electrically conductive connection between the coating in the connecting portion on the one hand and in the attachment to a on the other hand.

Eine Positionsmesseinrichtung mit einem erfindungsgemäß gestalteten Mitnehmer ist durch die Merkmale des Patentanspruchs 10 charakterisiert.A position measuring device with an inventively designed driver is characterized by the features of claim 10.

Bei einer derartigen Positionsmesseinrichtung können zusätzlich zu dem Mitnehmer oder auch alternativ zu dem Mitnehmer, das heißt, anstelle des Mitnehmers, die gehäuseseitigen Dichtungsmittel der Positionsmesseinrichtung mit einer erfindungsgemäß gestalteten amorphen Kohlenstoffschicht versehen sein, um Reibung und Verschleiß zu minimieren.In such a position measuring device, in addition to the driver or alternatively to the driver, that is, instead of the driver, the housing-side sealing means of the position measuring device may be provided with an inventively designed amorphous carbon layer to minimize friction and wear.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden bei der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Figuren deutlich werden.Further details and advantages of the invention will become apparent in the following description of an embodiment with reference to the figures.

Es zeigen:Show it:

1 eine Seitenansicht einer Positionsmesseinrichtung in Form einer Längenmesseinrichtung mit einem Gehäuse und einem hieran entlang einer Messrichtung beweglich geführten Mitnehmer; 1 a side view of a position measuring device in the form of a length-measuring device with a housing and a thereto along a measuring direction movably guided driver;

2 einen Querschnitt durch die Positionsmesseinrichtung aus 2 im Bereich des Mitnehmers; 2 a cross section through the position measuring device 2 in the area of the driver;

3 einen Querschnitt durch eine Abwandlung der Positionsmesseinrichtung aus den 1 und 2. 3 a cross-section through a modification of the position measuring device of the 1 and 2 ,

In den 1 und 2 ist eine Positionsmesseinrichtung 1 in Form einer Längenmesseinrichtung dargestellt, die ein Gehäuse 2 aufweist, das als Träger einer Maßverkörperung dient. Hierzu ist im Inneren des Gehäuses 2 ein entlang einer Messrichtung M erstreckter Messteilungs-Trägerkörper 3 angeordnet, auf dem eine Messteilung 3a aufgebracht ist. Zur Abtastung der Messteilung 3a, zum Beispiel in bekannter Weise nach einem fotoelektrischen Messprinzip, dient eine Abtasteinheit 4, die an einem Aufnahmebereich 51 eines in Messrichtung M verschieblich am Gehäuse 2 der Positionsmesseinrichtung 1 gelagert Mitnehmers 5 angeordnet ist.In the 1 and 2 is a position measuring device 1 represented in the form of a length measuring device, which is a housing 2 has, which serves as a carrier of a material measure. This is inside the case 2 an extending along a measuring direction M Messteilungs carrier body 3 arranged on which a measuring graduation 3a is applied. For sampling the measurement graduation 3a , For example, in a known manner according to a photoelectric measuring principle, a scanning unit is used 4 standing at a reception area 51 a displaceable in the measuring direction M on the housing 2 the position measuring device 1 stored driver 5 is arranged.

Der innerhalb des Gehäuses 2 angeordnete Aufnahmebereich 51 des Mitnehmers 5 ist über einen Verbindungsabschnitt 50 in Form eines Verbindungssteges mit einem außerhalb des Gehäuses 2 angeordneten Montagebereich 52 des Mitnehmers 5 in Form eines Montagefußes 6 verbunden, über den der Mitnehmer 5 an einem zu messenden Objekt festlegbar ist. Hierzu ist in dem Gehäuse 2 der Positionsmesseinrichtung 1 ein in Messrichtung M erstreckter Längsschlitz 20 vorgesehen, der von dem Verbindungsabschnitt 50 des Mitnehmers 5 durchgriffen wird und an dessen beiden Längsseiten jeweils Dichtmittel 7, 8 in Form einer Dichtlippe angeordnet sind, von denen sich je eine an jede der beiden Seiten 50a, 50b des Verbindungssteges 50 anlegt. Hierdurch ist das Innere des Gehäuses 2 derart gegenüber der Umgebung des Gehäuses 2 abgedichtet, dass durch den Längsschlitz 20 hindurch weder Schmutzpartikel noch Feuchtigkeit in das Innere des Gehäuses 2 eindringen könnten, was eine Beeinträchtigung der Messteilung 3a zur Folge hätte.The inside of the housing 2 arranged receiving area 51 of the driver 5 is over a connecting section 50 in the form of a connecting bar with an outside of the housing 2 arranged assembly area 52 of the driver 5 in the form of a mounting foot 6 connected, over which the driver 5 can be fixed on an object to be measured. This is in the case 2 the position measuring device 1 a longitudinal slot extending in measuring direction M. 20 provided by the connecting section 50 of the driver 5 is passed through and on both its longitudinal sides each sealant 7 . 8th are arranged in the form of a sealing lip, of which one on each of the two sides 50a . 50b of the connecting bridge 50 invests. This is the inside of the case 2 such against the environment of the housing 2 sealed that through the longitudinal slot 20 through neither dirt particles nor moisture in the interior of the housing 2 could penetrate, which affects the measurement graduation 3a would result.

Derartige Positionsmesseinrichtungen sind vom Aufbau her bekannt, so dass für weitere Einzelheiten beispielhaft auf die EP 06 46 765 B1 , die DE 199 18 654 A1 und die DE 101 09 909 A1 verwiesen wird. Dort ist jeweils der Aufbau einer Positionsmesseinrichtung der in den 1 und 2 dargestellten Art in größerem Detail beschrieben.Such position measuring devices are known from the construction, so that for further details by way of example EP 06 46 765 B1 , the DE 199 18 654 A1 and the DE 101 09 909 A1 is referenced. There is in each case the structure of a position measuring device in the 1 and 2 described type described in more detail.

Im Betrieb sind das Gehäuse 2 der Positionsmesseinrichtung 1 einerseits und der Mitnehmer 5 der Positionsmesseinrichtung 1 andererseits über entsprechende Montageöffnungen 2a, 52a mit jeweils einem von zwei in Messrichtung M zueinander beweglichen Objekten O1 bzw. O2, insbesondere in Form von Maschinenteilen, verbunden, zum Beispiel mit einem Schlitten und einem Bett einer Werkzeugmaschine. In diesem Fall wird etwa der Mitnehmer 5 über den an seinem Aufnahmebereich 52 gebildeten Montagefuß 6 mit dem Maschinenbett und das Gehäuse 2 mit dem Schlitten der Werkzeugmaschine verbunden. Eine Relativbewegung des Schlittens bezüglich des Maschinenbettes entlang der Messrichtung M führt dementsprechend zu einer gleichartigen Relativbewegung der am Aufnahmebereich 51 des Mitnehmers 5 angeordneten Abtasteinheit 4 bezüglich der an einem Trägerkörper 3 des Gehäuses 2 angeordneten Messteilung 3a. Durch Abtastung der Messteilung 3a mittels der zugeordneten Abtasteinheit 4 lässt sich das Ausmaß der Relativbewegung des Schlittens bezüglich des Maschinenbettes erfassen.In operation are the housing 2 the position measuring device 1 on the one hand and the driver 5 the position measuring device 1 on the other hand via corresponding mounting holes 2a . 52a with in each case one of two objects O1 and O2 which are movable relative to one another in the measuring direction M, in particular in the form of machine parts, for example with a carriage and a bed of a machine tool. In this case, the driver becomes about 5 about the at his reception area 52 formed mounting foot 6 with the machine bed and the housing 2 connected to the carriage of the machine tool. A relative movement of the carriage relative to the machine bed along the measuring direction M accordingly leads to a similar relative movement of the receiving area 51 of the driver 5 arranged scanning unit 4 with respect to the on a support body 3 of the housing 2 arranged measuring graduation 3a , By sampling the measurement graduation 3a by means of the associated scanning unit 4 the extent of the relative movement of the carriage with respect to the machine bed can be detected.

Bei einer solchen Bewegung des Mitnehmers 5 in Messrichtung M bezüglich des Gehäuses 2 der Positionsmesseinrichtung 1 liegen die gehäuseseitigen Dichtlippen 7, 8 an jeweils einer Seite 50a, 50b des Verbindungsabschnittes 50 des Mitnehmers 5 an.In such a movement of the driver 5 in the measuring direction M with respect to the housing 2 the position measuring device 1 lie the housing-side sealing lips 7 . 8th on one side each 50a . 50b of the connecting section 50 of the driver 5 at.

Um bei Erhalt der für eine gekapselte Positionsmesseinrichtung wesentlichen Dichtfunktion ein möglichst reibungsfreies und verschleißfreies Gleiten des Verbindungsabschnittes 50 des Mitnehmers 5 entlang der zugeordneten gehäuseseitigen Dichtlippen 7, 8 zu ermöglichen, ist der Mitnehmer 5 zumindest an seinen beiden mit den Dichtlippen 7, 8 in Kontakt stehenden Seitenflächen 50a, 50b mit einer metallhaltigen, amorphen Kohlenstoffschicht S des Typs a-C:H:Me versehen, wobei „a” für amorph und „Me” für ein Metall, insbesondere Wolfram, Molybdän, Titan oder Tantal steht. Der Stoffanteil des gewählten Metalls liegt hier bei etwa 15%.In order to obtain the essential for an encapsulated position measuring device sealing function as frictionless and wear-free sliding of the connecting portion 50 of the driver 5 along the associated housing-side sealing lips 7 . 8th to enable is the driver 5 at least on his two with the sealing lips 7 . 8th in contact side surfaces 50a . 50b with a metal-containing, amorphous carbon layer S of the type aC: H: Me, where "a" stands for amorphous and "Me" stands for a metal, in particular tungsten, molybdenum, titanium or tantalum. The substance content of the selected metal is about 15% here.

Die besagte Kohlenstoffschicht S kann beispielsweise mittels eines PECVD-Prozesses mit einer Dicke von einigen Mikrometern auf die hierfür vorgesehenen Bereiche des Mitnehmers 5, insbesondere auf die beiden Seiten 50a, 50b des Verbindungsabschnittes 50 des Mitnehmers 5, aufgebracht werden, wobei die metallischen Zusatzstoffe aus einer DC-Magnetron-Sputter-Quelle eingebracht werden. Die Dicke der Schicht S liegt bevorzugt im Bereich einiger Mikrometer; es handelt sich also um eine Film-Schicht.The said carbon layer S can be applied, for example, by means of a PECVD process with a thickness of a few micrometers to the areas of the driver provided for this purpose 5 , especially on the two sides 50a . 50b of the connecting section 50 of the driver 5 , wherein the metallic additives are introduced from a DC magnetron sputtering source. The thickness of the layer S is preferably in the range of a few micrometers; it is therefore a film layer.

Zur Nutzung der elektrischen Eigenschaften (elektrischen Leitfähigkeit) der metallhaltigen Kohlenstoffschicht S erstreckt sich diese Beschichtung bevorzugt über den Verbindungsabschnitt 50 des Mitnehmers 5 hinaus bis zu Durchgängen 52a am Montagefuß 6 des Montagebereiches 52 des Mitnehmers, über die der Mitnehmer 5 mit einem zugeordneten zu messenden Objekt O2, etwa einem Maschinenteil einer Werkzeugmaschine, verbindbar ist. Indem zur Festlegung des Mitnehmers 5 ein metallisches Befestigungsmittel, etwa in Form einer Schraube, gewählt wird, welches die am Montagebereich 52 des Mitnehmers 5 als Montageöffnungen vorgesehenen Durchgänge 52a durchgreift und dabei zumindest abschnittsweise am Rand dieser.To utilize the electrical properties (electrical conductivity) of the metal-containing carbon layer S, this coating preferably extends over the connecting section 50 of the driver 5 out to passages 52a at the mounting foot 6 of the assembly area 52 of the driver over which the driver 5 with an associated object to be measured O2, such as a machine part of a machine tool, is connectable. By laying down the driver 5 a metallic fastener, such as in the form of a screw, is selected, which at the mounting area 52 of the driver 5 Passages provided as mounting openings 52a reaches through and at least partially at the edge of this.

Durchgänge anliegt und sich dort abstützt, wird durch Beschichtung des Mitnehmers 5 im Bereich der Durchgänge 52a eine metallische Brücke zwischen dem Verbindungsabschnitt 50 des Mitnehmers 5 und dem zugehörigen zu messenden Objekt O2 (Maschinenteil) hergestellt. Hierdurch lässt sich der Mitnehmer 5, insbesondere dessen Verbindungsabschnitt 50, auf das elektrische Potential des zu messenden Objektes O2 legen und eine lokale elektrische Aufladung des Mitnehmers 5 durch das Zusammenwirken des Verbindungsabschnittes 50 mit den zugeordneten gehäuseseitigen Dichtlippen 7, 8 wird verhindert. Ergänzend oder alternativ kann ein elektrischer Kontakt zwischen dem Mitnehmer 5 und dem zugehörigen zu messenden Objekt O2 auch dadurch erreicht werden; dass der Mitnehmer 5 mit einem beschichteten Teilbereich, insbesondere mit dem beschichteten Montagebereich 52, an dem zugehörigen zu messenden Objekt O2 anliegt.Passes passages and is supported there, by coating the driver 5 in the area of the passageways 52a a metallic bridge between the connecting section 50 of the driver 5 and the associated object to be measured O2 (machine part). This allows the driver 5 , in particular its connecting portion 50 , Apply to the electrical potential of the object to be measured O2 and a local electrical charge of the driver 5 by the cooperation of the connecting section 50 with the associated housing-side sealing lips 7 . 8th will be prevented. Additionally or alternatively, an electrical contact between the driver 5 and the associated object O2 to be measured thereby also be achieved; that the driver 5 with a coated portion, in particular with the coated mounting area 52 , is applied to the associated object to be measured O2.

Die erheblichen Reduktionen sowohl der Reibung zwischen dem Mitnehmer 5 und den gehäuseseitigen Dichtlippen 7, 8 als auch der bei einer Bewegung des Mitnehmers relativ zu den Dichtlippen 7, 8 denkbaren Abnutzung, insbesondere in Form von Abrieb, ermöglicht den vollständigen Verzicht auf das Aufbringen eines Schmiermittels zwischen dem Mitnehmer 5 und den gehäuseseitigen Dichtlippen 7, 8, sofern ein solches Schmiermittel nicht aus anderen Gründen dennoch zur Anwendung kommen sollte.The significant reductions in both the friction between the driver 5 and the housing-side sealing lips 7 . 8th as well as in a movement of the driver relative to the sealing lips 7 . 8th conceivable wear, especially in the form of abrasion, allows the complete abandonment of the application of a lubricant between the driver 5 and the housing-side sealing lips 7 . 8th if such a lubricant should not be used for other reasons.

3 zeigt eine Abwandlung des in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispieles einer Positionsmesseinrichtung, gemäß der die Dichtlippen 7, 8 zumindest auf ihren dem Mitnehmer 5 zugewandten, am Verbindungsabschnitt 50 des Mitnehmers 5 anliegenden Oberflächenbereichen 7a, 8a jeweils mit einer Kohlenstoffschicht S' der vorangehend beschriebenen Art versehen sind. Hierdurch kann in entsprechender Weise eine Reduzierung der Reibung und des Abriebs beim Zusammenwirken der Dichtlippen 7, 8 mit dem Montagebereich 52 des Mitnehmers 5 erzielt werden. Die Beschichtung der Dichtlippen 7, 8 kann alternativ oder auch ergänzend zu der anhand der 1 und 2 beschriebenen Beschichtung des Mitnehmers 5 mit einer Kohlenstoffschicht S erfolgen. 3 shows a modification of the in the 1 and 2 illustrated embodiment of a position measuring device, according to the sealing lips 7 . 8th at least on their the driver 5 facing, at the connecting portion 50 of the driver 5 adjacent surface areas 7a . 8a are each provided with a carbon layer S 'of the type described above. In this way, in a corresponding manner, a reduction of the friction and the abrasion during the interaction of the sealing lips 7 . 8th with the mounting area 52 of the driver 5 be achieved. The coating of the sealing lips 7 . 8th may alternatively or in addition to the basis of the 1 and 2 described coating of the driver 5 done with a carbon layer S.

Claims (17)

Mitnehmer für eine Positionsmesseinrichtung, mit – einem Aufnahmebereich zur Aufnahme einer Abtasteinheit der Positionsmesseinrichtung, – einem Montagebereich zur Festlegung des Mitnehmers an einem zu messenden Objekt, – einem Verbindungsabschnitt, über den der Aufnahmebereich und der Montagebereich des Mitnehmers miteinander verbunden sind und der ausgebildet und vorgesehen ist, in einer Messrichtung entlang elastischer, sich an den Verbindungsabschnitt anlegender Dichtungsmittel eines Gehäuses für eine durch die Abtasteinheit abzutastende Maßverkörperung geführt zu werden, und – einer Beschichtung, mit der der Mitnehmer zur Verminderung der Reibung zwischen dem Verbindungsabschnitt und den zugeordneten Dichtungsmitteln versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (5) zumindest an dem Verbindungsabschnitt (50) mit einer metallhaltigen, elektrisch leitfähigen amorphen Kohlenstoffschicht versehen ist, die sich von dem Verbindungsabschnitt (50) des Mitnehmers zumindest bis zu Befestigungsstellen (52a) im Montagebereich (52) des Mitnehmers (5) erstreckt, über die der Mitnehmer an einem zu messenden Objekt festlegbar ist.Carrier for a position measuring device, comprising - a receiving area for receiving a scanning unit of the position measuring device, - a mounting area for fixing the driver on an object to be measured, - a connecting portion, via which the receiving area and the mounting portion of the driver are connected to each other and formed and provided is to be guided in a measuring direction along elastic, applied to the connecting portion sealing means of a housing for a material to be scanned by the scanning unit, and - a coating with which the driver is provided for reducing the friction between the connecting portion and the associated sealing means, characterized in that the driver ( 5 ) at least at the connecting portion ( 50 ) with a metal-containing, electrically conductive amorphous carbon layer extending from the connecting section (FIG. 50 ) of the driver at least up to attachment points ( 52a ) in the assembly area ( 52 ) of the driver ( 5 ), over which the driver can be fixed to an object to be measured. Mitnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die amorphe Kohlenstoffschicht als diamantähnliche Kohlenstoffschicht des Typs a-C:H ausgebildet ist.Carrier according to claim 1, characterized in that the amorphous carbon layer is formed as a diamond-like carbon layer of the type aC: H. Mitnehmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das verwendete Metall (Me) aus den Stoffen Wolfram, Molybdän, Titan oder Tantal ausgewählt ist.Carrier according to claim 1 or 2, characterized in that the metal (Me) used is selected from the materials tungsten, molybdenum, titanium or tantalum. Mitnehmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenstoffschicht zusätzlich Silizium (Si) enthält.Carrier according to one of the preceding claims, characterized in that the carbon layer additionally contains silicon (Si). Mitnehmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsstellen (52a, 52b) als Durchgänge ausgebildet sind.Carrier according to one of the preceding claims, characterized in that the attachment points ( 52a . 52b ) are formed as passages. Mitnehmer nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Mitnehmer (5) mit der amorphen Kohlenstoffschicht versehen ist.Driver according to one of the preceding claims, characterized in that the entire driver ( 5 ) is provided with the amorphous carbon layer. Mitnehmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsabschnitt (50) des Mitnehmers (5) als Verbindungssteg ausgebildet ist.Carrier according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting portion ( 50 ) of the driver ( 5 ) is designed as a connecting web. Mitnehmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsabschnitt (50) des Mitnehmers (5) ausgebildet und vorgesehen ist, zwischen zwei nebeneinander erstreckten Dichtungselemente (7, 8) geführt zu werden, die an jeweils einer Seite (50a, 50b) des Verbindungsabschnittes (50) anliegen.Carrier according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting portion ( 50 ) of the driver ( 5 ) is formed and provided between two side by side extended sealing elements ( 7 . 8th ), which are located on each side ( 50a . 50b ) of the connecting section ( 50 ) issue. Mitnehmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (5) aus Aluminium besteht.Driver according to one of the preceding claims, characterized in that the driver ( 5 ) consists of aluminum. Positionsmesseinrichtung zur Messung der Relativlage zweier zueinander beweglicher Objekte mit – einem mit einem der zu messenden Objekte verbindbaren Gehäuse (2), das einen in Messrichtung (M) verlaufenden Schlitz (20) aufweist, – einer im Gehäuse (2) angeordneten, in Messrichtung (M) erstreckten Maßverkörperung (3a), – einem durch den Schlitz (20) in das Gehäuse (2) ragenden Mitnehmer (5), der innerhalb des Gehäuses (2) einen Aufnahmebereich (51) zur Aufnahme einer die Maßverkörperung (3a) abtastenden Abtasteinheit (4) aufweist und der außerhalb des Gehäuses (2) einen Montagebereich (52) zur Verbindung des Mitnehmers (5) mit dem anderen der zu messenden Objekte aufweist, – einem Verbindungsabschnitt (50) des Mitnehmers (5) über den dessen Aufnahmebereich (51) mit dem Montagebereich (52) verbunden ist, und – entlang des Schlitzes (20) angeordneten Dichtungsmitteln (7, 8), die dichtend an dem Verbindungsabschnitt (50) des in Messrichtung (M) verschieblich gelagerten Mitnehmers (5) anliegen, gekennzeichnet durch eine Ausbildung des Mitnehmers (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Position measuring device for measuring the relative position of two mutually movable objects with - a connectable to one of the objects to be measured housing ( 2 ), which has a slot extending in the measuring direction (M) ( 20 ), - one in the housing ( 2 ), in the measuring direction (M) extending measuring scale ( 3a ), - through the slot ( 20 ) in the housing ( 2 ) projecting driver ( 5 ) inside the case ( 2 ) a receiving area ( 51 ) for receiving a material measure ( 3a ) scanning unit ( 4 ) and the outside of the housing ( 2 ) a mounting area ( 52 ) for connecting the driver ( 5 ) with the other of the objects to be measured, - a connecting section ( 50 ) of the driver ( 5 ) via its receiving area ( 51 ) with the mounting area ( 52 ), and - along the slot ( 20 ) arranged sealing means ( 7 . 8th ) which sealingly at the connecting portion ( 50 ) of the displaceably mounted in the measuring direction (M) driver ( 5 ) abuts, characterized by a training of the driver ( 5 ) according to any one of the preceding claims. Positionsmesseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsmittel (7, 8) mit einer amorphen Kohlenstoffschicht beschichtet sind.Position measuring device according to claim 10, characterized in that the sealing means ( 7 . 8th ) are coated with an amorphous carbon layer. Positionsmesseinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die amorphe Kohlenstoffschicht eine diamantähnliche Kohlenstoffschicht vom Typ a-C:H ist.Position measuring device according to claim 11, characterized in that the amorphous carbon layer is a diamond-like carbon layer of the type aC: H. Positionsmesseinrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die Dichtungsmittel (7, 8) aufgebrachte amorphe Kohlenstoffschicht eine metallhaltige Schicht ist.Position measuring device according to claim 11 or 12, characterized in that the sealing means ( 7 . 8th ) applied amorphous carbon layer is a metal-containing layer. Positionsmesseinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall aus den Stoffen Wolfram, Molybdän, Titan oder Tantal ausgewählt ist.Position measuring device according to claim 13, characterized in that the metal is selected from the materials tungsten, molybdenum, titanium or tantalum. Positionsmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenstoffschicht zusätzlich Silizium (Si) enthält.Position measuring device according to one of claims 10 to 14, characterized in that the carbon layer additionally contains silicon (Si). Positionsmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Dichtungsmittel (7, 8) beidseits des Schlitzes in Messrichtung (M) erstrecken und an je einer Seite (50a, 50b) des Verbindungsabschnittes (50) des Mitnehmers (5) anliegen.Position measuring device according to one of claims 10 to 15, characterized in that the sealing means ( 7 . 8th ) extend on both sides of the slot in the measuring direction (M) and on each side ( 50a . 50b ) of the connecting section ( 50 ) of the driver ( 5 ) issue. Positionsmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsmittel (7, 8) durch Dichtlippen gebildet werden, die sich beidseits des Schlitzes entlang der Messrichtung (M) erstrecken.Position measuring device according to one of claims 10 to 16, characterized in that the sealing means ( 7 . 8th ) are formed by sealing lips, which extend on both sides of the slot along the measuring direction (M).
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