DE19826423A1

DE19826423A1 - Positionsmeßeinrichtung

Info

Publication number: DE19826423A1
Application number: DE1998126423
Authority: DE
Inventors: Dietmar Richter
Original assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Current assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority date: 1998-06-16
Filing date: 1998-06-16
Publication date: 1999-12-23

Abstract

Bei einer Positionsmeßeinrichtung ist die Abtastplatte (7.3) zur MoirE-Einstellung an einem Halter (6) drehbar gelagert. Eine Feder (8) drückt die Abtastplatte (7.3) an zwei Anschlagflächen (A2, A3) einer V-förmigen Aufnahme sowie gleichzeitig an eine ebene Auflagefläche (A1) des Halters (6).

Description

Die Erfindung betrifft eine Positionsmeßeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Aus der DE 25 08 510 C3 ist eine derartige Positionsmeßeinrichtung be kannt. Zur Moiré-Justierung einer Abtastplatte einer inkrementalen Längen meßeinrichtung ist diese an einem Halter angebracht, der über eine in V-Nuten gelagerte Walze schwenkbar ist. Die Drehachse der Walze verläuft senkrecht zur Teilungsebene des Maßstabes. Nach erfolgter Justierung wird der Halter durch Ausgießen der V-Nuten mit Klebstoff an einem Trägerteil fixiert.

Eine präzise Justierung der Abtastplatte ist schwierig durchführbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Positionsmeßeinrichtung zu schaffen, bei der die Moiré-Einstellung der Abtastplatte auf einfache Weise mit einfachen Mitteln präzise ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird durch die Positionsmeßeinrichtung gemäß dem Patent anspruch 1 gelöst.

Die Vorteile dieser Positionsmeßeinrichtung sind, daß die Abtastplatte wäh rend der Justierung immer mit konstanter Kraft an Anschlagflächen gedrängt wird, an denen sie drehbar gelagert ist.

Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentan sprüchen angegeben.

Anhand der Zeichnungen werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine Winkelmeßeinrichtung im Schnitt,

Fig. 2 einen Schnitt II-II der Winkelmeßeinrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen Teilschnitt III-III der Winkelmeßeinrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 4 einen Schnitt IV-IV der Winkelmeßeinrichtung gemäß Fig. 3 und

Fig. 5 einen Schnitt IV-IV entsprechend Fig. 3 einer weiteren Winkelmeßeinrichtung.

In den Fig. 1 bis 4 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung dar gestellt. Diese Positionsmeßeinrichtung in Form einer Winkelmeßeinrichtung weist eine Teilscheibe 1 auf, die auf einer Nabe 2 angebracht ist und mit ei ner Welle 3 eines zu messenden ersten Objektes, insbesondere eines Mo tors verbunden ist.

Ein Stator 4 der Winkelmeßeinrichtung ist auf einer Anbaufläche eines zweiten Objektes 5 befestigt. Auf dem Stator 4 ist ein Halter 6 mit einer Ab tasteinrichtung 7 vorgesehen. Diese Abtasteinrichtung 7 besteht aus einer Lichtquelle 7.1, einer Kollimatoroptik 7.2, einer Abtastplatte 7.3 und licht empfindlichen Detektoren 7.4 bis 7.6.

Während des Betriebes der Winkelmeßeinrichtung ist die relative Winkellage des ersten Objektes 3 gegenüber dem zweiten Objekt 5 zu ermitteln. Hierzu wird die inkrementale Teilung der Teilscheibe 1 von einer Abtastteilung T der Abtastplatte 7.3 abgetastet. Das Licht der Lichtquelle 7.1 wird durch die Re lativbewegung beider Teilungen positionsabhängig moduliert und dieses modulierte Licht von mehreren Detektoren 7.4, 7.5, 7.6 erfaßt. Diese Detek toren 7.4 bis 7.6 erzeugen beispielsweise drei um jeweils 120° gegeneinan der phasenverschobene sinusförmige Abtastsignale. In nicht gezeigter Weise können auch vier Detektoren vorgesehen sein, die jeweils um 90° gegeneinander phasenverschobene Abtastsignale erzeugen.

Bei der Montage der Abtasteinrichtung 7 an dem zweiten Objekt 5 muß die Abtastteilung der Abtastplatte 7.3 in einem fest vorgegebenen Winkel zur Teilung der Teilscheibe 1 eingestellt werden. Die Anbauflächen können nicht so exakt bearbeitet werden, daß die geforderte Lagebeziehung eingehalten wird. Aus diesem Grund ist die Abtastplatte 7.3 relativ zum Halter 6 justierbar gelagert. Durch Beobachtung der Abtastsignale wird die Lage der Abtastplatte 7.3 exakt eingestellt.

Die Abtastplatte 7.3 ist über eine senkrecht zur Teilungsebene E der Abtastteilung T verlaufenden Drehachse D drehbar gelagert. Hierzu weist der Halter 6 eine ebene Auflagefläche A1 auf, auf der die gefaßte Abtastplatte 7.3 aufliegt. Um die Lagebeziehung in radialer Richtung R während der Justierung konstant zu halten, sind am Halter 6 zwei weitere Anschlagflächen A2, A3 vorgesehen. Diese weiteren Anschlagflächen A2, A3 bilden eine V-förmige Aufnahme in radialer Richtung R für die Abtastplatte 7.3.

Die Abtastplatte 7.3 wird mittels einer Feder 8 an alle drei zueinander ge neigten Anschlagflächen A1, A2, A3 gleichzeitig angedrückt. Hierzu stützt sich die Feder 8 am Halter 6 ab und drückt die Abtastplatte 7.3 in die V-för mige Aufnahme mit den zwei Anschlagflächen A2, A3. Die Feder 8 ist so angebracht, daß eine Kraftkomponente auch quer zur Auflagefläche A1 wirkt und die Abtastplatte 7.3 somit auch auf die Auflagefläche A1 gedrückt wird. Die Feder 8 ist in Fig. 3 in Draufsicht dargestellt.

Zur Grobjustierung ist am Halter 6 zumindest eine Markierung 9.1 ange bracht, die mit einer Markierung 9.2 der Abtastplatte 7.3 in Übereinstimmung zu bringen ist. Zur Verdrehung der Abtastplatte 7.3 ist eine Ausnehmung 10 vorgesehen, in welche ein Werkzeug oder eine Justiervorrichtung eingreifen kann.

Nach erfolgter Justierung - auch Moiré-Einstellung genannt - wird die Ab tastplatte 7.3 am Halter 6 starr fixiert. Dies kann beispielsweise durch Ver gießen mit Klebstoff erfolgen.

Zur Einstellung der radialen Lage der Abtastplatte 7.3 ist der Halter 6 im Stator 4 in einer radial verlaufenden Führung 11 spielfrei verstellbar gelagert. Hierzu sind am Halter 6 zwei parallel zueinander verlaufende Führungsflä chen F1, F2 angebracht, die während der Einstellung spielfrei an korrespon dierenden Flächen F3, F4 des Stators 4 gleiten. Nach erfolgter radialer Ein stellung des Halters 6 wird der Halter 6 am Stator 4 unverrückbar fixiert. Dies kann mittels Spannpratzen 12, 13 erfolgen.

Im ersten Ausführungsbeispiel wird die Abtastplatte 7.3 an die drei An schlagflächen A1, A2, A3 gedrängt, indem sich die Feder 8 an zumindest einem Punkt P1 am Halter 6 abstützt, die Feder 8 radial davon beabstandet an der Abtastplatte 7.3 an zumindest einem Punkt P2, P3 angreift und diese Angriffspunkte P2, P3 entlang der Drehachse D vom Punkt P1 beabstandet sind. Die resultierende Kraftkomponente der Feder 8 ist in Richtung aller drei Anschlagflächen A1, A2, A3 gerichtet.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel liegen die Angriffspunkte P1 und P2, P3 in einer Ebene, die parallel zur Auflagefläche A1 ausgerichtet ist. Die Abtastplatte 7.3 wird auf die Auflagefläche A1 gedrängt, indem zumindest eine der Anschlagflächen A2, A3 der V-förmigen Aufnahme in Richtung der Auflagefläche A1 geneigt ist, mit ihr also einen spitzen Winkel einschließt. Für gleichwirkende Teile wurden in beiden Ausführungsbeispielen die gleichen Bezugszeichen verwendet.

Die Erfindung kann bei Winkel- und Längenmeßeinrichtungen eingesetzt werden, wobei die Teilung inkremental oder absolut codiert ausgeführt sein kann. Das Abtastprinzip kann lichtelektrisch (Auflicht oder Durchlicht), ma gnetisch, kapazitiv oder induktiv sein.

In den beschriebenen Beispielen ist die Abtastplatte 7.3 relativ zu den De tektoren 7.4 bis 7.6 verdrehbar gelagert. In nicht gezeigter Weise können die Detektoren 7.4 bis 7.6 an der Abtastplatte 7.3 vorgesehen sein, oder diese in Form von strukturierten Detektoren bilden.

Claims

1. Positionsmeßeinrichtung mit einem Teilungsträger (1), der von einer Abtasteinrichtung (7) abtastbar ist, wobei die Abtasteinrichtung (7) eine Abtastplatte (7.3) mit einer Abtastteilung (T) aufweist, welche sich an einem Anschlag (A2, A3) eines Halters (6) abstützt und der Anschlag (A2, A3) die Lage der Abtastplatte (7.3) in einer Ebene parallel zur Tei lungsebene (E) der Abtastteilung (T) festlegt und ein Drehlager bildet, in welchem die Abtastplatte (7.3) zur Justierung über eine senkrecht zur Teilungsebene (E) verlaufende Drehachse (D) schwenkbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastplatte (7.3) mittels einer Feder (8) an den Anschlag (A2, A3) gedrängt wird.

2. Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Halter (6) ein weiterer Anschlag (A1) vorgesehen ist, der in ei ner Richtung entlang der Drehachse (D) wirksam ist, und daß die Ab tastplatte (7.3) mittels einer einzigen Feder (8) an beide Anschläge (A1, A2, A3) gedrängt wird.

3. Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der das Drehlager bildende Anschlag (A2, A3) eine V-förmige Aufnahme mit zwei zueinander geneigten Flächenberei chen (A2, A3) ist, die parallel zur Drehachse (D) verlaufen.

4. Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Feder (8) zumindest an einem ersten Punkt (P1) im Bereich der V-förmigen Aufnahme am Halter (6) abstützt und zumindest annä hernd gegenüberliegend an zumindest einem weiteren Punkt (P2, P3) an der Abtastplatte (7.3) angreift, wobei die beiden Punkte (P1, P2, P3) entlang dem Drehachse (D) voneinander beabstandet sind.

5. Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der das Drehlager bildende Anschlag (A2, A3) eine V-förmige Aufnahme mit zwei zueinander geneigten Flächenberei chen (A2, A3) ist, von denen zumindest einer mit der den weiteren An schlag (A1) bildenden Fläche einen spitzen Winkel einschließt.

6. Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Feder (8) zumindest an einem ersten Punkt (P1) im Bereich der V-förmigen Aufnahme am Halter (6) abstützt und zumindest annä hernd gegenüberliegend an zumindest einem weiteren Punkt (P2, P3) an der Abtastplatte (7.3) angreift.

7. Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 4 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder eine U-förmig gebogene Drahtfeder (8) ist, dessen eine Schenkel am ersten Punkt (P1) und dessen gegenüberliegender Schenkel am weiteren Punkt (P2, P3) angreift.

8. Positionsmeßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilungsträger eine Teilscheibe (4) einer Winkelmeßeinrichtung ist, und daß der Halter (6) in einem Stator (4) radial in Richtung (R) der Drehachse der Teilscheibe (1) in einer Li nearführung (11) verschiebbar gelagert ist.

9. Positionsmeßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilungsträger eine Teilscheibe (1) einer Winkelmeßeinrichtung ist, und daß der Anschlag (A2, A3) die Lage der Abtastplatte (7.3) in radialer Richtung (R) hin zur der Drehachse der Teilscheibe (1) sowie in Umfangsrichtung festlegt, und daß weiterhin die Feder (8) die Abtastplatte (7.3) in radialer Richtung (R) an den Anschlag (A2, A3) drängt.