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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung und Montage eines
Körpers
mit einer Winkelskalierung gemäß dem Anspruch
1, wie er insbesondere als Maßverkörperung
in Winkelmesssystemen einsetzbar ist.
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Derartige
Winkelmesssysteme dienen zur Messung von Drehbewegungen bzw. Drehstellungen eines
Maschinenteils, etwa einer Welle. Die Drehbewegung wird dabei entweder
inkremental oder absolut erfasst, der ausgegebene Messwert ist z.
B. eine Folge von Zählimpulsen,
ein Zählerwert
oder ein Codewort. Entsprechende Winkelmesssysteme werden insbesondere
in so genannten Pick-and-Place-Maschinen in der Fertigung von elektronischen
Bauteilen verwendet, oder in Werkzeugmaschinen für die Messung von rotatorischen
Bewegungen eingesetzt. Die Reproduzierbarkeit, bzw. Wiederholbarkeit
der Drehwinkel von Maschinenteilen auf nur wenige Winkelsekunden
genau ist beispielsweise bei Pick-and-Place-Maschinen von großer Bedeutung. Bei
Werkzeugmaschinen ist insbesondere die absolute Genauigkeit der
Messergebnisse eines Winkelmesssystems entscheidend. Häufig sind
Winkelmesssysteme derart ausgestaltet, dass diese keine eigene Lagerung
der relativ zueinander drehbaren Bauteile aufweisen.
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Die
Genauigkeit einer Winkelmessung wird wesentlich durch die Güte der Winkelskalierung,
die Exzentrizität
der Winkelskalierung zur Lagerung und durch die Rundlauf-Abweichung
der Lagerung beeinflusst. Insbesondere ist bei Winkelmesssystemen ohne
Eigenlagerung mit Abweichungen aufgrund zu großer Montageabweichungen zu
rechnen.
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In
der Offenlegungsschrift
DE
100 19 499 A ist ein Verfahren zum Herstellen einer Winkelskalierung
für ein
Winkelmesssystem offenbart, bei welchem die Exzentrizität des Körpers, auf
den die Winkelskalierung aufzubringen ist, gemessen wird. Entsprechend
den Messergebnissen wird dann eine Korrektur vorgenommen, so dass
eine korrigierte Winkelskalierung aufgebracht wird.
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Dieses
bekannte Verfahren weist den Nachteil auf, dass es relativ aufwändig ist,
und nachträglich
eine direkte Montage auf ein Maschinenteil, dessen Winkelstellung
zu bestimmen ist, praktisch nicht möglich ist.
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In
der internationalen Offenlegungsschrift WO 2004/008076 A1 wird eine
Vorrichtung mit einem Zwischenring zur Montage eines Körpers mit
einer Winkelskalierung gezeigt. Diese Vorrichtung hat unter anderem
den Nachteil, dass eine exakte Montage des Körpers mit der Winkelskalierung
vergleichsweise schwierig und aufwändig ist.
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Gemäß der
EP 0 913 669 A2 sind
auch Zentrierverfahren bekannt, bei denen bei der Montage des Körpers mit
der Winkelskalierung durch federnde Elemente eine Selbstzentrierung
des Körpers
erfolgen soll. Die Genauigkeit der Zentrierung wird bei diesen Systemen
durch die Reproduzierbarkeit der Federwege bestimmt. Die genaue
Wiederholbarkeit der Federwege wird aber je nach Material des Federelements
z. B. bei Temperaturschwankungen ungünstig beeinflusst.
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Die
Körper
mit der Winkelskalierung weisen fertigungsbedingt zwangsläufig Rundheitsabweichungen
auf. Bisher wurden häufig
diese Rundheitsabweichungen an vielen Prüfpunkten entlang der Außenkontur
des Körpers
erfasst. Danach wurde der Mittelpunkt des Kreises der kleinsten
Abweichungsquadrate berechnet. Für
das Aufbringen der Winkelskalierung wurde der Körper so ausgerichtet, dass
dieser berechnete Mittelpunkt möglichst
genau auf der Drehachse der Trägervorrichtung
zu liegen kommt. Diese Art der Ausrichtung bzw. Montage ist vergleichsweise
schwierig und aufwändig.
Bei der späteren
Montage des mit der Winkelskalierung versehenen Körpers an
ein Maschinenteil musste der besagte Mittelpunkt wieder in einem
aufwändigen
Ablauf genau auf die Drehachse des betreffenden Maschinenteils zentriert
werden. Nachdem derartige Winkelmesssysteme, z. B. durch verbesserte
Abtastungstechniken und Interpolationselektroniken, prinzipiell
immer genauere Messungen erlauben, mussten die Anbautoleranzen reduziert
werden, um das Potenzial der Winkelmesssysteme auszuschöpfen. Zur
Erhöhung
der Zentriergenauigkeit wurde deshalb fortwährend die Genauigkeit der Ermittlung
des Mittelpunkts des Kreises der kleinsten Abweichungsquadrate gesteigert,
indem die Anzahl der Prüfpunkte
erhöht
wurde, was allerdings wiederum den Herstellungs- und Montageaufwand
steigert.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung
und Montage eines Körpers
mit einer Winkelskalierung zu schaffen, welches sich insbesondere
dadurch auszeichnet, dass ein überaus
präziser
Anbau möglich
ist, bei vergleichsweise geringem Herstellungs- und Montageaufwand.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Demnach
werden zunächst auf
einen vorzugsweise rotationssymmetrischen Körper mindestens drei Markierungen
aufgebracht, die in Umfangsrichtung des Körpers voneinander beabstandet
angeordnet werden. Danach wird der Körper bezüglich einer Trägervorrichtung
(z. B. einem Rundtisch) ausgerichtet, bzw. justiert, so dass die
Abstände
zwischen den Markierungen und einem Punkt, welcher in Bezug auf
die Trägervorrichtung
ortsfest ist und auf deren Drehachse liegt, gleich groß sind. Sobald
diese Justierung abgeschlossen ist, kann eine Winkelskalierung auf
den Körper
aufgebracht werden. Danach kann der Körper aus der Trägervorrichtung
demontiert werden und ist beispielsweise für einen späteren Versand fertig gestellt.
Der mit der Winkelskalierung versehene Körper kann nunmehr an ein Maschinenteil,
z. B. eine Welle, montiert werden, dessen Drehstellung gemessen
werden soll. Zu diesem Zweck wird der Körper wieder derart räumlich justiert,
dass die Abstände
zwischen den Markierungen und einem Punkt, welcher bezüglich des
Maschinenteils ortsfest ist und auf dessen Drehachse liegt, gleich
groß sind.
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Wie
bereits erwähnt,
werden die Justiervorgänge
so vorgenommen, dass die Abstände
zwischen den Markierungen und den entsprechenden Punkten gleich
groß sind.
Der Begriff "gleich" ist im Zusammenhang
mit den Genauigkeiten zu verstehen, wie sie im hier vorliegenden
technischen Gebiet üblichen
sind. "Gleich" bedeutet selbstredend
nicht, dass notwendigerweise bei beliebig genauer Messung die besagten
Abstände
exakt gleich groß sein müssen. Vielmehr
sind hier, wenn auch extrem kleine, Toleranzen zuzulassen. Der normierte
Längenunterschied
zwischen einem ersten Abstand, ausgehend von einem ersten Markierungspunkt,
und einem zweiten Abstand, welcher von einem zweiten Markierungspunkt
ausgeht zu dem entsprechenden Punkt soll in einem Bereich von ± 4·10–4 liegen.
Unter dem Begriff normierter Längenunterschied
ist die Differenz zweier Abstände
bezogen auf einen der Abstände
zu verstehen. Häufig
können
mit vertretbarem Aufwand die entsprechenden normierten Längenunterscheide
auch bis auf den Bereich ± 2·10–5,
oder sogar auf ± 0,5·10–5 reduziert
werden.
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Wenn
das erfindungsgemäße Verfahren
abgeschlossen ist, ist der Körper
mit der Winkelskalierung präzise
montiert, so dass der Anbau die Voraussetzung für eine Winkelmessung hoher
Güte erfüllt.
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In
der Praxis kann der Körper,
auf den eine Winkelskalierung aufzubringen ist, nicht ideal rund gefertigt
werden. Die Begriffsdefinitionen bezüglich der Rundheitsabweichungen
entsprechen hier im Übrigen
der DIN ISO 4291 vom September 1987. Beim Anbau, bzw. bei der Montage
braucht bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht auf die
Rundheitsabweichung des Körpers
geachtet werden. Insbesondere ist es nicht notwendig, dass der Mittelpunkt
des Kreises der kleinsten Abweichungsquadrate ermittelt werden muss. Überraschenderweise
ist eine für
den Messzweck bei weitem ausreichend genaue Montage möglich, auch wenn
die Drehachse des zu vermessenden Maschinenteils nicht den Mittelpunkt
des Kreises der kleinsten Abweichungsquadrate schneidet, oder nicht
in unmittelbarer Nähe
dazu zu liegen kommt.
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Mit
Vorteil wird das Aufbringen der Markierungen und/oder der Winkelskalierung
mit Hilfe eines Ablationsprozesses, insbesondere einer Laserabladtion
durchgeführt.
Alternativ dazu kann in diesem Zusammenhang auch ein Lithographieverfahren
zum Einsatz kommen.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden die Markierungen
und/oder die Winkelskalierung außen auf eine Mantelseite eines
zylindrischen, insbesondere eines hohlzylindrischen bzw. ringförmigen,
Körpers
aufgebracht.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist sowohl bei massiven als auch bei relativ schlanken Ringkörpern mit
Erfolg einsetzbar, weil dadurch nicht nur die Montage erleichtert
wird, sondern auch eine präzisere
Justierung erfolgt. Besonders vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren,
wenn der Körper
als vergleichsweise schlanker Ringkörper ausgeführt ist, weil gerade derartige
Ringkörper
fertigungsbedingt durch ihre Biegeweichheit eine signifikante Rundheitsabweichung
aufweisen. Insbesondere bei Ringkörpern bei denen das Verhältnis des
Außendurchmessers
zum Innendurchmesser kleiner als 5, insbesondere kleiner als 3,
mit Vorteil kleiner als 2 ist, ist das erfindungsgemäße Verfahren
besonders vorteilhaft.
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Trotz
der relativ großen
zulässigen
Abweichungen von der idealen Geometrie, welche durch das erfindungsgemäße Verfahren
beherrschbar sind, sollen die Körper
keine beliebig große
Rundheitsabweichung aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform
liegt die Rundheitsabweichung ΔZq
(gemäß oben genannter
DIN ISO 4291) im Bereich der Winkelskalierung des Körpers unter
100 μm,
insbesondere unter 50 μm.
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Die
Erfindung ist nicht auf Körper
beschränkt,
welche zylindrisch oder ringförmig
ausgestaltet sind. Beispielsweise kann der Körper auch als Ringsegment ausgebildet
sein, etwa wenn die Drehstellung eines Maschinenteils nicht über eine
volle Umdrehung des Maschinenteils gemessen werden muss.
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Die
Erfindung weist insbesondere den Vorteil auf, dass die Montage für den Anwender
eines derartigen Winkelmessgerätes
wesentlich vereinfacht ist, so dass der entsprechende Anwender beispielsweise nicht über eine
komplexe Montageausrüstung
verfügen
muss.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Verfahrens
sind aus den Maßnahmen
in den vom Anspruch 1 abhängigen
Ansprüchen zu
entnehmen.
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Weitere
Vorteile, sowie Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich
aus der nachfolgenden Beschreibung zweier möglicher Ausführungsbeispiele
anhand der beiliegenden Figuren.
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Es
zeigen
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Körpers
auf einem Rundtisch bevor auf diesen eine Winkelskalierung aufgebracht
wird,
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2 eine
schematische Draufsicht auf den Körper mit übertrieben dargestellt Rundheitsabweichungen,
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3 eine
perspektivische Ansicht eines Körpers
mit einer Winkelskalierung bevor dieser an einem Maschinenteil montiert
wird
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4a eine
Schnittdarstellung eines Körpers
mit einem Rundtisch bevor auf diesen eine Winkelskalierung aufgebracht
wird, gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel,
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4b eine
Schnittdarstellung eines Körpers
gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
mit einem Rundtisch mit aufgebrachter Winkelskalierung.
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Beim
neuen Herstellungsverfahren wird zunächst ein Körper gefertigt, welcher im
vorgestellten Ausführungsbeispiel
als Ringkörper 1 ausgestaltet ist.
Dieser Ringkörper 1 weist
gemäß der 1 einen Außendurchmesser
D und einen Innendurchmesser d auf. Im vorgestellten Ausführungsbeispiel
beträgt der
Außendurchmesser
D = 250 mm und der Innendurchmesser d = 220 mm. Demnach beträgt hier
das Verhältnis
D/d = 250/220, also 1,14. Der Ringkörper 1 wird mit Hilfe
eines Dreh- oder Schleifverfahrens möglichst präzise gefertigt, so dass die
Mantelseite 1.2 eine Rundheitsabweichung von ΔLq = 10 μm
(gemäß der Definition
in der DIN ISO 4291 vom September 1987) aufweist. Gerade bei Ringkörpern 1,
welche im Vergleich zum Außendurchmesser
D eine relativ große
innere Öffnung
aufweisen, also einen großen
Innendurchmesser d (D/d vergleichsweise klein), sind die minimal
fertigbaren Rundheitsabweichungen begrenzt, weil solche Ringkörper 1 durch
ihre schlanke Bauweise leicht verformbar sind. So entstehen beispielsweise
schon durch das Spannen derartiger Ringkörper 1 in einer Bearbeitungsmaschine
störende
Verformungen. Andererseits sind für bestimmte Anwendungen von
Winkelmesssystemen, etwa für Pick-and-Place-Maschinen,
gerade leichte, und damit auch schlanke, Ringkörper 1 gefordert,
damit eine entsprechende Dynamik im Betrieb von z. B. derartiger
Pick-and-Place-Maschinen,
erreichbar ist.
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In
der 2 ist eine schematische Draufsicht auf den Ringkörper 1 gezeigt,
wobei die Formabweichungen der Außenkontur des Ringkörpers 1 übertrieben,
das heißt
in einem vergrößertem Maßstab, aufgetragen
sind. Aus diesem Grund erscheint die Außenkontur bzw. die Mantelseite 1.2 Ringkörpers 1 als
gewellte Linie. Diese gewellte Linie verläuft über den gesamten Außenumfang
des Ringkörpers 1 zwischen
zwei konzentrischen Kreislinien mit den Radien RMax,
bzw. RMin. Ausgehend vom Nullpunkt (Schnittpunkt
der beiden strichpunktierten dargestellten Achsen), können gemäß der genannten
DIN ISO 4291 für
verschiedenen Punkte auf der Außenkontur die
Rundheitsabweichungen als Differenz zwischen dem größten und
kleinsten Radius des gemessenen Profils bestimmt werden. Folglich
hüllen
den beiden gestrichelten Kreislinien mit den Radien RMax und
RMin die Extrema der Außenkontur ein. Zwischen diesen gestrichelten
Kreislinien befindet sich eine weitere, gepunktet gezeichnete Kreislinie,
die den Kreis der kleinsten Abweichungsquadrate der Außenkontur darstellt.
Der Mittelpunkt der beiden zuerst genannten gestrichelten Kreislinien – mit RMax und RMin – ist gleichzeitig
auch der Mittelpunkt des Kreises der kleinsten Abweichungsquadrate.
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Als
nächster
Herstellungsschritt wird auf die Mantelseite 1.2 des Ringkörpers 1 eine
dünne Ablations-Schicht
aufgetragen.
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Der
mit der beschriebenen Rundheitsabweichung hergestellte Ringkörper 1 wird
in einem weiteren Verfahrensschritt auf einen drehbaren luftgelagerten
Rundtisch 2, welcher als Trägervorrichtung dient, aufgesetzt
(1). Hierfür
werden durch Befestigungsbohrungen 1.3 des Ringkörpers 1 Schrauben
in Gewindebohrungen im Rundtisch 2 gedreht. Dabei weisen
die Befestigungsbohrungen 1.3 einen etwas größeren Innendurchmesser
auf, als die Außendurchmesser
der Schrauben. Im ersten Schritt werden die Schrauben nur verhältnismäßig leicht
angezogen, so dass eine radial gerichtete Verschiebung des Ringkörpers 1 in
der x-y-Ebene relativ zum Rundtisch 2 möglich ist. In diesem Zustand
wird die erste Markierung A mit Hilfe eines Laserprozesses auf die
Mantelseite 1.2 des Ringkörpers 1 aufgebracht.
Sodann wird der luftgelagerte Rundtisch 2 um 120° gedreht
und die zweite Markierung B mit dem gleichen Verfahren aufgebracht.
Nach einer weiteren Drehung um 120° wird die dritte und letzte
Markierung C gesetzt. Es werden also mit Hilfe eines Laserprozesses
die drei Markierungen A, B, C auf die Mantelseite 1.2 des
Ringkörpers 1 aufgebracht.
Die Markierungen A, B, C sind dabei in Umfangsrichtung des Ringkörpers 1 voneinander
beabstandet angeordnet. Der genannte Laserprozess wird im vorgestellten Ausführungsbeispiel
als Laserablationsprozess vorgenommen. Dabei werden von der Mantelseite 1.2 des
Ringkörpers 1 drei
vergleichsweise starke Striche als Markierungen A, B, C aus der
Ablations-Schicht mit Hilfe eines Laserstrahls einzeln entfernt.
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Im
nächsten
Schritt wir nun die Justierung des Ringkörpers 1 in Bezug auf
den Rundtisch 2 vorgenommen. Zu diesem Zweck wird eine
Messuhr 4 an die Mantelseite 1.2 im Bereich der
Markierung A angesetzt und in diesem Zustand z. B. auf Null gesetzt
(2). Danach wird der Rundtisch 2 um 120° gedreht,
so dass die Messuhr 4 im Bereich der Markierung B anliegt
dann wird der gemessene Wert festgehalten. Danach wird nach entspre chender
weiterer Drehung des Rundtisches 2 der Messwert an der
Markierung C bestimmt. Im Zuge der Justiermaßnahmen wird nun der Ringkörper 1 in
der x-y-Ebene so verschoben, dass die Messuhr 4 an allen
drei Markierungen A, B, C den gleichen Wert anzeigt. Das heißt, dass
nunmehr der Ringkörper 1 bezüglich dem Rundtisch 2 in
der Weise justiert ist, dass die Abstände AM, BM, CM zwischen den
Markierungen A, B, C und einem Punkt M, welcher bezüglich des
Rundtisches 2 ortsfest ist, gleich groß sind. Der Punkt M liegt dann
auf der Drehachse Z des Rundtisches 2. Dabei muss der Punkt
M nicht körperlich
auf dem Rundtisch 2 zu liegen kommen. Hier ruht beispielsweise
der Punkt M in der Ebene, welche durch die drei Punkte der Markierungen
A, B, C aufspannbar ist. Wie aus der 2 zu entnehmen
ist, ist im Allgemeinen der Punkt M nicht der Mittelpunkt des Kreises,
der durch die kleinsten Abweichungsquadrate der Außenkontur
bestimmt werden würde.
Denn dieser Mittelpunkt ist derjenige Punkt von dem in der 2 die
Pfeile für
die Radien RMax, bzw. RMin ausgehen.
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Nach
dieser Justierung wird nun der Ringkörper 1 in der justierten
Position fest auf den Rundtisch 2 geschraubt. Danach wird
mit dem Aufbringen einer Winkelskalierung 1.1 direkt auf
die beschichtete Mantelseite 1.2 des Ringkörpers 1 begonnen.
Hierfür wird
wieder der gleiche Laserprozess angewendet, wie er bereits beim
Aufbringen der Striche für
die Markierungen A, B, C zum Einsatz kam. Es wird also eine Einzelstrichablation
vorgenommen, wobei nach jedem erzeugten Teilungsstrich auf dem Ringkörper 1 der
Rundtisch 2 minimal weitergedreht wird, so dass der nächste Teilungsstrich
aufgebracht werden kann. Überwacht
wird dieser Prozess mit Hilfe eines hochgenauem Winkelmesssystems
am Rundtisch 2.
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Wenn
nun die Winkelskalierung 1.1, die aus den einzelnen Teilungsstrichen
besteht, vollständig aufgebracht
ist, kann der mit der Winkelskalierung 1.1 versehene Ringkörper 1 vom
Rundtisch 2 entfernt bzw. demontiert werden. Der Ringkörper 1 mit
der Winkelskalierung 1.1, der als ein einstückiges Bauteil vorliegt,
kann nun, beispielsweise zusammen mit einer zur Abtastung der Winkelskalierung 1 geeigneten Vorrichtung,
als modulares Winkelmesssystem ausgeliefert werden.
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Beim
Zusammenbau eines derartigen modularen Winkelmesssystems beim Anwender
muss auf ein exakte Montage des Ringkörpers 1 an einem dafür vorgesehenen
Maschinenteil, hier an einer Welle 3 (3),
deren Drehwinkel gemessen werden soll, geachtet werden. Im einzelnen
wird in dieser Phase zunächst
der mit der Winkelskalierung 1.1 versehene Ringkörper 1 auf
die Welle 3 aufgesetzt und mit Schrauben, die in Gewindebohrungen 3.1 gedreht werden
vorläufig
fixiert, so dass unter gewissem Kraftaufwand eine Verschiebung des
Ringkörpers 1 in
der x-y-Ebene möglich
ist. Die Justierung des Ringkörpers 1 relativ
zur Welle 3 erfolgt dann analog der Justierung vor dem
Aufbringen der Winkelskalierung 1.1, indem eine Messuhr
platziert wird und die Welle 3 um ihre Achse gedreht wird.
Es wird also eine Messuhr an die Mantelseite 1.2 im Bereich
der Markierung A angesetzt und in diesem Zustand z. B. auf Null
gesetzt. Danach wird die Welle 3 um 120° gedreht, so dass die Messuhr
im Bereich der Markierung B anliegt, dann wird der gemessene Wert
festgehalten. Danach wird nach entsprechender weiterer Drehung der
Welle 3 der Messwert an der Markierung C bestimmt. Im Zuge
der Justiermaßnahmen wird
nun der Ringkörper 1 in
der x-y-Ebene so verschoben, dass die Messuhr an allen drei Markierungen
A, B, C den gleichen Wert anzeigt. Das heißt, dass nunmehr der Ringkörper 1 bezüglich der
Welle 3 in der Weise justiert ist, dass die Abstände AM', BM', CM' zwischen den Markierungen
A, B, C und einem Punkt M',
welcher bezüglich
der Welle 3 ortsfest ist, gleich groß sind. Der Punkt M' liegt dann auf der Drehachse
der Welle 3.
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Auf
diese Weise ist ein einfache und präzise Montage des Ringkörpers 1 mit
der Winkelskalierung 1.1 möglich, wobei die Zentrierung
beim Aufbringen der Winkelskalierung 1.1 weitgehend dem
Zustand beim Ablesen der Winkelskalierung 1.1 des Ringkörpers 1 entspricht,
wenn dieser im Messbetrieb an der Welle montiert ist. Auch im montierten
Zustand des Ringkörpers 1 auf
der Welle 3 ist der Punkt M' im Allgemeinen nicht der Mittelpunkt
des Kreises, der durch die kleinsten Abweichungsquadrate der Außenkontur
bestimmt werden würde.
Schließlich
kann durch stärkeres
Festziehen der Schrauben eine endgültige Fixierung des Ringkörpers 1 auf
der Welle 3 er folgen. Durch die Erfindung ist somit eine überaus einfache
Montage möglich,
bei der überdies
eine hohe Präzision
erreicht wird.
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Anhand
der 4a und 4b wird
ein zweites Ausführungsbeispiel
der Erfindung erläutert. Hier
wird zunächst
ein Körper
gefertigt, der hier als ringförmige
Nabe 10 ausgestaltet ist. Im zweiten Ausführungsbeispiel
beträgt
das Verhältnis
von Außendurchmesser
D0 zum Innendurchmesser d0 der Nabe 10 D0/d0 = 205 mm/155
mm = 1,3. Trotz einer vergleichsweise präzisen Fertigung der Nabe 10 weist
diese zwangsläufig
Rundheitsabeichungen auf. Der Außendurchmesser D0 wird an einem
umlaufenden Absatz der Nabe 10 bestimmt, wobei der Absatz in
radialer Richtung von einer Mantelseite 10.2 begrenzt wird.
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Die
Nabe 10 wird in einem weiteren Herstellungsschritt auf
einen Luftgelagerten Rundtisch 20, der als Trägervorrichtung
dient, in der Weise aufgespannt, dass noch eine relative, radial
gerichtete, Verschiebung der Nabe 10 gegenüber dem
Rundtisch 20 möglich
ist. Zu diesem Zweck werden entsprechend durch Löcher 20.1 im Rundtisch 20 Schrauben
in Gewindebohrungen 10.3 der Nabe 10 gedreht.
Dabei weisen die Löcher 20.1 einen
etwas größeren Innendurchmesser
auf, als die Außendurchmesser
der Schrauben, so dass eine geringfügige Verschiebung der Nabe 10 möglich ist.
Auf der Mantelseite 10.2 der Nabe 10 werden nun
drei Markierungen A, B, C, welche um jeweils 120° versetzt angeordnet sind aufgebracht.
In den 4a und 4b ist
wegen der Schnittdarstellung die Markierung C nicht sichtbar. Die
Markierung B befindet sich auf der Mantelseite 10.2 am
Außenumfang
der Nabe 10 und ist deshalb nicht direkt in den 4a und 4b sichtbar.
Entsprechend ist dort die Markierung B gestrichelt dargestellt.
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Danach
wird die Nabe 10 relativ zum Rundtisch 20 justiert.
Diese Justierung erfolgt analog zum ersten Ausführungsbeispiel. Die Prinzipdarstellung gemäß der 2 kann
somit auch als Querschnitt durch die Nabe 10 im Bereich
des Absatzes an dem die Markierungen A, B, C aufgebracht sind, betrachtet
werden. Die Nabe 10 wird also gegenüber dem Rundtisch 20 solange
verschoben, bis die Abstände AM,
BM, CM zwischen den Markierungen A, B, C und dem Punkt M, welcher
bezüglich
des Rundtisches 20 ortsfest ist, gleich groß sind.
Der Punkt M liegt dann auf der Drehachse Z des Rundtisches 20.
In diesem Ausführungsbeispiel
liegt der Punkt M in derjenigen Ebene, in der auch die Punkte der
drei Markierungen A, B, C liegen. Danach kann die justierte Nabe 10 durch
Festzeihen der Schrauben unverschiebbar gegenüber dem Rundtisch 20 fixiert
werden.
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Im
nächsten
Schritt erfolgt das Aufbringen einer Winkelskalierung 10.1 auf
die bezüglich
des Rundtisches 20 justierte Nabe 10. Im Unterschied zum
ersten Ausführungsbeispiel
wir nun im zweiten Ausführungsbeispiel
die Nabe 10 nicht direkt mit einer Strichteilung beschrieben.
Auf die Nabe 10 wird vielmehr nun als Winkelskalierung 10.1 eine
Ringscheibe aufgesetzt, welche bereits mit Teilungsstrichen 10.11 versehen
ist. Die Teilungsstriche 10.11 sind dabei radial bezüglich der
Ringscheibe ausgerichtete Striche, wobei die Ringscheibe selbst
hier aus Glas besteht. Bevor die derart ausgestaltete Winkelskalierung 10.1 auf
die Nabe 10 aufgesetzt wird, wurde auf die entsprechende
Kontaktfläche
an der Nabe 10 ein Kleber 11 aufgetragen. Dieser
Kleber 11 hat im vorgestellten Ausführungsbeispiel die Eigenschaft,
dass er mit UV-Licht aushärtbar
ist. Es wird nun die Winkelskalierung 10.1 bezüglich dem
Punkt M bzw. der Drehachse Z des Rundtisches 20 zentriert.
Sobald die zentrierte Stellung (bezüglich des Punktes M) der Winkelskalierung 10.1 eingerichtet ist,
kann der Kleber 11 durch UV-Bestrahlung ausgehärtet werden.
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Danach
wird die mit der Winkelskalierung 10.1 versehene Nabe 10 vom
Rundtisch 20 demontiert.
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Im
Folgenden wird dann die mit der Winkelskalierung 10.1 versehene
Nabe 10 beim Anwender des Winkelmesssystems montiert. Die
Montage erfolgt analog zum ersten Ausführungsbeispiel. Es wird also
die Nabe 10 an ein Maschinenteil, meistens eine Welle,
angebaut, so dass die Abstände
zwischen den Markierungen A, B, C und einem Punkt auf der Drehachse
des Maschinenteils, welcher bezüglich
dem Maschinenteil, bzw. der Welle, ortsfest ist, gleich groß sind.
Dabei ist der zum radialen Justieren der Innendurchmesser d0 etwas
größer als
der Durchmesser der Welle, deren Drehstellung letztlich durch das Winkelmesssystem
bestimmt werden soll. In ra diale Gewindebohrungen 10.4 in
der Nabe 10 können Schrauben
eingedreht werden, welche die radiale Justierung im Sinne der gleichen
Abstände
zwischen den Markierungen A, B, C und einem Punkt auf der Welle
erleichtern. Auf diese Weise ist also eine einfache Herstellung
und Montage einer Nabe 10 mit einer Winkelskalierung 10.1 möglich.