DE2011594A1 - Skalenband für Lagenmeßumformer - Google Patents

Description

RudolfBusselmeier Augeburg, den 9. März 1970

Patentanwalt ■

89 Augsburg Priorität:

Ro!.lingenstra33 0 ■

USA, 13. März I969 5471/07 Th/0 Pat.Anm. Nr. 806,820

PATENTANMELDUNG

Induetoeyn Corporation, 729 North Carson Street Carson City, Nevada, USA

Skalenband, für Lagenmeftumforaer

Die Erfindung bezieht sich auf einen Lagenmeßumformer für eine Werkzeugmaschine. Er weist ein mit der Werkzeugmaschine verbundenes Skalenteil auf, ferner einen Schieber, der an dem beweglichen Schlitten der Werkzeugmaschine befestigt ist. Das Skalenteil besitzt eine ebene fortlaufende Windung, welche auf einen länglichen Grundteil aus elastischem Material angeordnet ist. Ein End» dieses Grundteils ist starr mit der Werkzeugmaschine verbunden und das andere Ende ist mit Hilfe eines vorgespannten Spannelementes mit der Maschine verbunden. Der übrige Teil des Grundteile ist von der Oberfläche der Werkzeugmaschine entfernt angeordnet. Die kontinuierliche Windung besitzt eine Mehrzahl von Leiter· teilen, welche sich quer zur Längsachse d.98 Grundteils erstrecken. Das Spanneleaent ist so ausgebildet, daß es das Grundteil zum Einjustiaren des Abstandes zwischen benachbarten Leiterteilen derart strecken kann, daß der LagenneQumformer genau geeicht werden kann. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht das Grundteil aus Federstahl und

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die Windung ist mit Hilfe eines elastischen Isoliermaterials vom Grundteil isoliert. Der Schieber, welcher ebenfalls ebene Windungen aufweist, besitzt Führungselemente, welche gleichzeitig das Grundteil abstützen und dessen Durchbiegen verhindern und außerdem einen gleichförmigen Luftspalt zwischen den beiden Teilen aufrechterhalten. Dies dient dazu, eine gleichmäßige induktive Kopplung zwischen dem Schieber und dem Skalenteil über die gesamte Verschiebelänge des Schiebers sicherzustellen.

Die Erfindung betrifft also ein Skalenband für Lagenmeßumformer, und insbesondere ein elastisches Skalenteil, welches an gegenüberliegenden Enden mit Spannmitteln an die Werkzeugmaschine montiert ist· Das Skalenteil trägt eine fortlaufende ebene Windung. Die Spannmittel bewirken ein Einstellen des Abstandes zwischen benachbarten Teilen der Windung·

Lagenmeßumformer mit stationären Skalenteilen und relativ beweglichen Schiebern, bei denen jedes der beiden Teile mehrpolare Windungen trägt, welche induktiv so mitk einander gekoppelt sind, daß sie Informationen über die

relative Lage des Skalenteils und des Schiebers vermittexn, sind bereits bekannt und werden im weitesten Umfang verwendet. Ein bekannter solcher Lagenmeßumformer ist im US-Patent 2799835 beschrieben. Bei diesem bekannten Lagenmeßumformer besitzt das Skalenteil eine fortlaufende Windung, welche auf einem starren Grundteil oder einer starren Basis' angeordnet ist. Das Skalenteil umfaßt phasenverschobene Windungsgrvppen, welche ebenfalls auf einem starrem Träger oder einer starren Basis angeordnet sind. Die Windungen

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btidtr Teilt besitzen aktiv· Leiterteile, welche parallel sueinander angeordnet sind und welche sich quer zur Richtung der Relativbewegung zwischen den beiden Teilen erstrecken· Solehe bekannten Meßumformer sind als "Induetosyn"-Urafor«er bekannt.

Eine genaue Aus führung β for« eines Indue to sjcn-LagenmeB- «mforaers ist la US-Patent 3 202 948 beschrieben. GeMaB diesea Patent ist das Skalenteil in Form von einzelnen Skaleneinheiten aufgebaut, die beispielsweise jeweils 25 cn lang sind. Jede Skaleneinheit besitzt eine starre Basis aus Metall oder Isoliermaterial, «it der eine Umformer-Windung verbunden ist, welche aus einer Lage oder einem Blatt von Leitern besteht» welche quer zur Bewegungsrichtung angeordnet und in Serie verbunden sind. Wenn die Basis aus Metall besteht, ist die Leiterplatte mit der Basis mit Hilfe eines Verbindungematerials verbunden und davon isoliert.

Daalt fortlaufende und genaue Messungen möglich sind, sniB jede einseine Skaleneinheit genau montiert und den anderen Skalenteilen gegenüber auf der Werkzeugmaschine ausgerichtet werden. Ia ersten Fall muß eine ebene Oberfläche, welche alt sehr engen Toleransen bearbeitet ist, auf der Werkzeugmaschine vorgesehen werden. Wenn eine solche Ober-

flKehe nicht auf der Werkzeugmaschine vorhanden ist, dann aufi eine lange Platte gebaut und an der Maschine angeordnet werden, bevor die Skaleneinheiten montiert werden können. Oamaeh sraß eine Anzahl von Montagelöchern in die Maschine •der in das Blech gebohrt und mit Gewinde versehen werden, damit die Skaleneinheiten montiert werden können. Die einzelnen Binheiten müssen genau fluchten und genau nebeneinander angeordnet werden, damit ein gleicher Abstand zwischen den gleichen Leitern der einen Einheit zum nächsten aktiven Leiter der benachbarten Einheit eingehalten werden. Schließ-

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lieh nüacen noch elektriacha Verbindungen zu jader Skalaneinheit hergestellt werden und es müssen dia Kreise zusammengebracht werden.

Die im erwähnten US-Patent 3 -202 9^8 beschriebenen Präzisions-Meßwertumforiner »ind teuer, ihr Einbau iat seitraubend und ebenfalls teuer. Dort, wo die Präzision Maßgebend ist unH wo «ehr genaue Messungen durchgeführt werden müssen, sind solche Lagenmeßumformer sehr geeignet und ihre Kosten gerechtfertigt. Für andere Anwendungen hingegen, bei denen die Genauigkeit der getrennten Skaleneinheiten nicht nötig, ist, wäre ein einfacher, billiger, ökonomischer und verläßlicher Lagen-Meßumformer besser geeignet.

Außerdem besitzen Skalenteile mit starren Grundteilen oft den Nachteil, daß Fertigungeabweichungen auftreten, welche dazu führen können, daß der Lagen-Meßumformer Meßfehler erzeugt« Es ist deshalb wünschenswert, ein Skalenteil zu erzeugen, welches in der Weise einbaubar ist, daß solche Fertigungeabweichungen kompensiert werden können.

Erfindungsgemnß wird ein einteiliges, billiges, ökonomisches und verläßliches Skalenteil für einen Lagenmeßumformer vorgeschlagen, welches einfach und billig auf Jede vorhandene Werkzeugmaschine montiert werden kann. Das erfindungsgemäße Skalenteil stellt keine Forderung nach einer ebenen Oberfläche oder einer Montageplatte auf der Werkzeugmaschine. Bei ihm ist auch das genaue Anordnen von mehreren Skaleneinheiten auf der Werkzeugmaschine und das elektrische Verbinden der einzelnen Skaleneinheiten und

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das Zusammenschalten nicht nötig. Vielmehr ist im Gegensatz zu den bekannten Skalenteilen das erfindungsgenäße Skalenteil nicht nur billig, sondern es benötigt auch nur zwei Montageteile und lediglich ein einziges Paar elektrischer Verbindungen. Außerdem kann das erfindungsgeraäße Skalenteil nach dem Einbau an der Werkzeugmaschine genau geeicht werden* Hierdurch entfallen sowohl, die Forderung nach einer genauen Ausrichtung von getrennten Skaleneinheiten und die während der Fertigung auftretenden Abweichun· gen.

Das erfindungsgemä'ße Skalenteil besteht aus einem länglichen Grundteil aus elastischem Material, welches eine ebene kontinuierliche Windung trägt, die aus einer Anzahl von in gleichen Abständen angeordneten, nebeneinander liegenden Leitern besteht. Die Windung ist vom Grund- , teil mit Hilfe eines ebenfalls elastischen Materials isoliert. Ein Ende des Skalenteils ist starr an der Werkzeugmaschine montiert und das andere ist an der Werkzeugmaschine mit Hilfe eines Spannglieds befestigt. Das Skalenteil ist so montiert, daß die einzelnen Leiter auf de« Skalenteil sich quer zur Maschinenachse erstrecken, entlang welcher die Messungen durchgeführt werden sollen.

Die kontinuierliche Windung des Skalenteile ist so ausgebildet, daß der Abstand der Leiter etwas geringer ist al* beim Normalzustand« Wenn danach das Skalenteil auf der Werkzeugmaschine montiert wird, streckt das Spannglied das Skalenteil und durch das Strecken wird der Abstand zwischen benachbarten Leitern eingestellt, bis der g·- wünschte Abstand erreicht ist»

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Der Lagen-Meßumformer besitzt «inen Schieber« der aus geometrisch verbundenen oder angeordneten (geometrically related) Windungsgruppen besteht, welche auf einest starren Träger angeordnet«sind, der an einen beweglichen Teil der Maschine Befestigt ist. Der Schieber besitzt außerdem Führungeglieder, welche dazu dienen, das Skalenteil vor einem Durchhängen zu bewahren und einen festen Luftspalt zwischen dem Schieber und der Skala aufrechtzuerhalten, so daß eine gleichmäßige induktive Kopplung zwischen den beiden Teilen über ihre gesamte Länge möglich ist.

Die Windungen oder Wicklungen des Schiebers werden durch Wechselspannungen mit Energie versorgt, deren Amplituden in trigonometrischer Beziehung zu der geometrischen Anordnung der Wicklungen stehen· Außerdem sind die Windungen beider Teile induktiv gekoppelt, so daß eine Ausgangsspannung von der Skalenwindung abgeleitet werden kann, welche von der relativen Lage zwischen den beiden Teilen abhängt.

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Skalenteil für Inductosyn-Lagenmeßumformer vorzusehen, bei dem die kontinuierliche Windung oder Wicklung des Skalenteils auf einem fortlaufenden Grundteil in der Form eines länglichen Bandes hergestellt ist, welches im wesentlichen gerade gestreckt werden kann.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Lagenmeßumformer mit einem elastischen Band-Skalenteil zu schaffen, welches leicht an einer Werkzeugmaschine angebaut werden kann.

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Ein weiter·· Ziel der Erfindung besteht darin, einen Lagenmesumformer zu «chaffen, der, mit Ausnahme seiner äußeren Enden, ron der Werkzeugmaschine getrennt angeordnet ist. .

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Skalenteil für Meßumformer zu schaffen, welches an seineai einen Ende starr mit einer Werkzeugmaschine verbunden ist und welches an seinem anderen Ende federndelaatisch Bit Hilfe eines Spannglied· montiert ist.

Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, einen Lagen-Meßumformer zu schaffen, der dazu geeignet iat, die Herstellungsfehler möglichst klein zu halten.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist daa Voraehen einea Skalenteila für Lagenmeßumformer, bei dem eine fortlaufend· Windung auf einem elastischen Metall-Grundteil Montiert iat, wobei ebenfalls elastisches Isoliermaterial verwendet wird·

line weitere Aufgabe der Erfindung iat das Schaffen eine« bandförmigen Skalenteils für Lagenmeßumformer, bei dem die Temperatureffekte der Umgebung möglichat klein gehalten werden.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden für den Fachmann aus der nachfolgenden, anhand der Zeichnung erfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungabeispiele ersichtlich werden· Ea zeigen:

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Pig. 1 «in· perspektivisch« Ansicht einer

•raten Aueführungafor« d«a LagenaeB-unforaers ait einea «Xaatiachan Ska 1 anteil und «inta starren Schieber, wobei

die gsaaate Anordnung durch eine Stausschutzhaube und ein Luftblech geschützt ist,

Pig. 2 eine Vorderanaicht dea Lagenaeftuaforajera

mit Schieber und elastischer Skala, welche zeigt, wie daa Skalenteil federndelaatiach an der Werkzeugaaschine be» featigt ist,

Pig. 3 einen Querachnitt entlang Linie J - 3 in

■ig. 2, welcher die aa Schieber befestig« ten Führungsglieder zeigt, die dazu dienen, daß der Schieber und das Skalen» teil über die geaaate SkalenlKnge fluchten,

Fig. k eine Ansicht entlang Linie 4 · k geaäft

Fig. 5« welche den Schieber und die Gruppen der phasenverschobenen darauf angeordneten Windungen zeigt,

Fig. 5 ein scheaatiaches Diagraaa der Phasenschieber - bzw. phasenverschobenen Windungen des Schiebers,

Pig· 6 einen Querschnitt entlang Linie 6 · 6 in

Fig. 2, welcher die Einzelheiten des Spannjtliedes zeigt,

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Fig· 7 «inen Querschnitt entlang Linie 7 -

in Fig. 2, wvlcher ein· Aueführung «fön •iner Vorrichtung zum Aufbringen von Spannungskr&ften darstellt und

FIg* 8 eine Aneicht, teilweise im Schnitt.,

entlang Linie 8 ~ 8 geaäfi Pig. I, welche die Anordnung dee Skalenteile, des Schiebers, des beweglichen Schlittens, der Staubschutzhaube und des Luftbleche darstellt.

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In Figuren 1 und 8 let ein Teil einer Werkzeugmaschine 1 mit zwei Laufrippen dargestellt, welche einen Schlitten k tragen, der auf einer ersten Achse der Werkzeugmaschine vecschieblich ist. Diese erste Achse soll zur Erläuterung der Beschreibung y-Achse genannt werden. Bin Schieber 5, welcher ein Teil eines Lagen-Meßumforwers bildet, ist durch geeignete Mittel, beispielsweise durch Schrauben und Muttern 8 starr an dem unteren Teil 7 des

* Schlittens befestigt, so daß er sich gemeinsam mit dem Schlitten 4 entlang der y-Achse bewegt. Der Lagen-Meßumformer 6 besitzt ferner ein Skalenteil 9t auf dem eine fortlaufende Wicklung 10 sitzt. Das Skalenteil 9 ist in einer vertikalen Bbene entlang der y-Achse der Werkzeugmaschine 1 montiert und es besitzt ein erstes Ende 11, das mit federnden Montageteilen 12 an der Werkzeugmaschine 1 befestigt ist. Das zweite Ende 13 des Skalenteils 9 ist mit starren Montageteilen l4 an der Werkzeugmaschine 1 be-Vestigt. Die genaue \rt der Montage des Skalenteils 9 ·η der Werkzeugmaschine 1 und der Grund für das Vorsehen von federnden und at»rr«n Montageteilen werden später noch genauer beschrieben.

Das untere Teil 7 des Schlitten· dient dazu, den Schieber 5 und das Skalenteil 9 abzuschließen, derart, daß es mit dazu beiträgt, die Teile 5 und 9 vor Luftzug, Temperaturschwankungen und anderen Einflußgrößen zu schützsi. Die Aueführungeform gemäß Fig. 1 besitzt ausserdem noch eine Haube 15« die mn ihrem oberen Ende «it Hilfe von ' Sehrauben 16 an der Werkzeugmaschine befestigt ist. Die Haube 15 schützt den Lagen-Meßumformer 6 vor dem Bindringen von Luftzug und Staubteilchen. Schließlich ist noch eine zusätzliche Haube 15' starr mit ihrem unteren Ende an der '

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V«rkz«ugaaschln· 1 ait Hilfe von Schrauben l6^f befestigt· ·> Diese Haube 15' dient sun Verschließen des unteren Teils des Schlitten· 4. Die Haube 15« wirkt al· Luftstaublech. Ohne Vorsehen der Hauben 15 und 15' könnten Luftströmungen •in Verändern der Länge des Skalenteils 9 hervorrufen und hierau· könnte eich ein Lagen-Meßfehler ergeben. Außerdem verhindern die Hauben 15 und 15' auch, daß Staubteilchen, Späne oder dergleichen von der Verkzeugaaechine 1 in den Lag«n-M«ßuafora«r 6 fallen.

Obwohl der Lagan-Meßuaformer 6 so alt der Werkseug-■asohine 1 dargestellt ist, daß er Messungen lediglich entlang einer Ach·· durchführen kann, nämlich entlang der y-Achse, ist hervorzuheben, daß auch xusätBliche Lagen-Meßgeräte entlang der x- und κ-Achsen von Werkseugaaschinen angebracht werden können, welche Messungen entlang dieser Achsen durchführen können»

In den Figuren 2 bis 7 ist eine etwas abweichende AusfUhrungsfora der Erfindung dargestellt. Hier sind die Hauben 15 und 15* der Ausführungafor* gemäß Pig. 1 zum Erleichtern der Darstellung und Beschreibung weggelassen. Die Ausführungsfora g«aäß Figuren 2 und 7 weist einen Lagen-Meßumformer 17 üit einem Schieber 18 und einen Skalenteil 19 auf. Diese Teile sind an einer Werkzeug-Maschine 20 aontiert*

Da· Skalanteil 19· das später noch genauer beschrieben wird, iet ein elastisches Band, auf dea eine fortlaufende (mäanderförwige) Wicklung 21 befestigt 1st« Das erste Ende 23 des Skalenteil· 19 ist starr alt Hilfe einer Schraube 2% auf einen an der Werkzeugmaschine 20 festen Block 2J be·

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festigt. Di« Schraube 24 ragt durch eine öffnung im ersten Ende 22 dea Skalenteila 19 und sitzt in eine« 6ewindeloch in Block 23* Daa zweite Ende 25 dea Skalenteila 19 iat federnd an eine· Spannglied 26 Montiert. Die Figuren 2 und < seigen, daft daa Spannglied 26 eine Winkelkonsele^besitzt, deren Baaiaachenkel 28 mit Hilfe von Schrauben 29 und 29' an der Werkzeuge»achine 20 befestigt aind. Die Winkelkonaole 27 besitzt ferner einen suai Basisschenkel 28 rechtwinkelig angeordneten Plansch 30 alt einer Öffnung 60 (vgl. Pig. 6), welche ein Gleitlager für das Gewinde 31 auf dem Schaft eines Bolzens 32 bildet. Der Bolzen 32 besitzt einen verlängerten Kopf 33 «it eine« Schlitz 3%, welcher das zweite Ende 25 dea Skalenteils 19 aufnimait. Das Skalenteil 19 und die einander gegenüberliegenden Seiten dea Schlitzes 3& besitzen fluchtende Öffnungen 6l und 62 zur Aufnahme eines Verbindungestifts 35·

Wie dies am besten aus den Figuren 2 und 7 ersichtlich ist, wird die Federspannkraft auf das Skalenteil 19 mit Hilfe eines aus Federn 36 und 36' bestehenden Federpaares aufgebracht. Die Feder 36' ist nicht dargestellt. Die Federn 36 und 56' sind in hohlen Federgehäuse» 57 bzw. 37· eingeschlossen. Diese Federgehäuse 37 und 37* werden in einem beweglichen Gehüuse 38 in ihre genaue Lage eingeschraubt und mit Hilfe von Klemmschrauben 39 und 39* jeweils in ihrer Lage festgelegt. Zwei Kolben 40 und 40', die teilweise von den PedergehKusen 37 bzw. 37* umschlossen werden, berühren die rückwärtige Oberfläche 62 des Flansches 30 der Winkelkonsole 27, wenn eine Spannmutter kl auf dem Gewinde 31 des Bolzens 32 verdreht wird. Eine Kontermutter 42 sichert die Spannmutter 41 in ihrer Lage auf dem Bolzen 32.

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Aus Fig. 7 ist ersichtlich, daß ein Bnde dta Kolbtne 40 die Oberfläch· 6a du Flansches 30 berührt. Die Feder innerhalb des Federgehäuse« 37 wird arischen einer Sehraube 63, wiche da« Federgehäuse 3? verschließt« und dea anderen Ende des Kolbens 40 zusanusengedrückt. Die Größe der auf das Skalenteil ausgeübten Federkraft wird durch die Lage der Spannfutter 4l auf dem Gewinde 31 des Bolzene 32 bestimmt, wie dies später beschrieben wird« -

Nun ausschließlich asu Figur 2; Die fortlaufende Wicklung 21 des Skalenteils 19 besitzt eine Reihe benachbarter und paralleler Leiter 43, walehe »ich quer zur Längsachse des SIkäI en teils 19 und zur y-A«h se der Werkzeugmaschine er»trecken. Die Leiter 43 weisen di« Form von Haarnadeln auf und bei einer Aus führ ungsforiü besitzm sie einen Abstand von Mitte su Mitte von ca« 2«5 n⁰* Brei benachbarte Leiter bilden einen Kreis, (3.h. einen Nordpol und einen Südpol, wenn sie durch «in® vo« Schieber 18 herrührende indusierte Spannung aktiviert werden·

Die fortlaufende Wicklung SI kann aucaliTItücJclftit·? und 44* oben und unten a» Skalenteil 19 "aufweisen» as Eins chi elf ankopplung- ί single tür» loop ©@$si3l4»g) amn Leitern amr Skalenteile und Schieber »κ yed«jsi»r®a_e sätzlich zur Kopplung zwischen amn*.Vinättng«n selbst, wie dies ist ÖS»F«tent Hr, 3915721 b«eeSssrlöfe"®sa. äfzrt« Einzelheiten der Leiter %3 dos· fortlaufendes« WiGklraag Sl sind, ebenso wie dia WIrkungatroise eines Lagssi-MaSiiasi'erra des Typs-. "Induetoayn« «na» den iiS-Patünt 3795Ö35 o«i«r '&■&,& de» US-Patent 309093% s.u. entnehnen, «releh 1«tat®rmn de» Reduzieren m»erwüneelit®r Kopplung sswiseStem teilen eines Lag«n-Medus»forners betrifft,

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Di· Skala 19 weicht dadurch von den bekannten Skalen ab, daß die fortlaufende Wicklung 21 des Skalenteils 19 auf einen IXnglichon Orundkörper aus elastischen Material statt auf eines) starren Träger teil Montiert ist. Das elastische Grundteil oder Band kann beispielsweise eine Höhe ron ca. 19 ■»■ haben. Obwohl verschiedene Materialien für das Band verwendbar sind, welche genaue Messungen ermöglichen, wird vorzugsweise chrom-plattierter Federstahl wegen seiner flexiblen und elastischen Eigenschaften bei den benötigten Längen und Dicken verwendet* Es können auch getemperter, angelassener Stahl und ührenstahl verwendet werden. Darüber hinaus können, otornh.? di· Sieenmetalle für Präzisionsaiessungezi bevorzugt verwendet werden, auch andere Metalle und Nichtmetall«_v beispielsweise Gummi, elastische Harze und andere "i*r.z3%o?£* ·£Άν ^oiiig^r genaue Messungen

«fen», --iffs ^*siSileni«il 19 aus Metall besteht, ist ein ■ebenfalls* alaiafciath*«· I&Qlm.tlon&tn»t&T±&\ zwischen der #ortlaufenden $Tt«]climg 21 ·«»<! de» Skalsntail 19 angeordnet· Ein bever»ug;l** A^v.»it^''.hyui»f*b4iBpiel des Skalenteils besitst •in« IJknzr ν«?« es« 163 ®"t und eine Dicke von etwa 0,31 ■■» d±m Dicke ·!«» isolierenden Klebers »winchen den .i*eif*n drunnu^rpmt' w&a der», die kontinuierliche Wicklung hilc^ostfse·» Leitern ca. 0,075 «hh» beträgt. Der Kleber k«nn aus worritKrirkeaaem Materiel _t beiapielsweise aus einem Film on ^hen^l^er« beistehen.

Vi^kJung 21 kann mit Hilfe fen Foto»

£ ta?, ve - *"a>- *ss jvaf »In»« "-"Äolationsechicht hergestellt wer-■Ί«)·; ■ el.eh# felöbiSTid uatl sisg anliegend üb«r d*>r Oberflache de» Metallband**« angncrtinet ist, Dl* *'tek!u;-g 21 kann aus

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einer Kupfer schicht heraus geatast werden« weiche .mit de· Metallband durch das wKrtnewirkeame Harz verbunden let. Üblicherweise werden ein Druck von ca. 7 kp/cia und eine Temperatur von ca· 150° C. sum Erreichen einer Verbindung zwischen der Kupferschicht und dem Netallband verwendet· Das Ättsen von leitenden Metallblech«*! aus Kupfer« Silber oder dergl. zum Bilden eine» Leitermusters auf einer isolierten Basis ist dem Fachmann bekannt. ■

werdest die einaelnen Leiter 45 der fortlaufenden Windung 21 reit einem Abstand hergestellt, der etwa* geringer ist als der Abstand, welchen die·Leiter haben sollen, wenn das Skalenteil 19 für den Betrieb auf der verkseugnasehine Montiert wird· Nach eimern Vesrfajtrea wird der reduzierte Abstand durch ein Vorspannen des Metallbandes und deshalb der Kupferschicht erzielt, wenn das Vindungsmuster auf die Oberfläche der Kupfersehicht aufgebracht wird· Die Vorspannung entspricht «twa der gleie&e» Spannung, welche auf das Skalenteil einwirkt, wenn es in der Maschine montiert ist« Nachdem das Muster auf das Band aufgebracht wird, wird die Vorspannung entfernt und dementsprechend reduzierest sich die Abstünde der eiaeelnen -Leiter«: Ale Ergebnis beeltsen die einseinen Leiter ·1ε·α Abetend, welcher geringfügig kleiner ist als ihr Normalabstand infolge des vorhergehenden Vorspannen* des Skalenteils 19 während seines R©rse»ltoetri»toe» Alsdann« wenn die Enden und 25 des Skalent©ile 19 «sn der Maschin« befestigt sind, wie dies bereite vorstehend beschrieben wurde und nachfolgend noch weiter erläutert werden wird, wird das Skalenteil 19 so weit geets"©8k£, hte sich der gewfepehte Abstand, swl-..--sehen den Leitern 43 einstellt» Bs wird nieht lediglich

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das Band gestreckt, wenn die Skala 19 mit Federspannung an die Werkzeugmaschine 20 montiert wird, sondern auch die Leiter 43 und der Klebstoff 45.

Wieder zu Figuren 2, 6 und 7> nie Federgehäuse 37 und 37' werden einfach in das Gehäuse 38 eingesetzt, so daß dann, wenn das Skalenteil 19 voll gespannt ist, ein Teil der Kolben 40 und 4l au« den Federgehäusen 37 und 37' nach außen über das Gehäuse 38 vorstehen« wie dies aus Fig. 7 ersichtlich ist. Die Federgehäuse 37 und 37* werden dann alt Hilfe von Kleumschrauben 39 bzw. 39* in ihrer Lag· arretiert. Zuerst wird die Spannmutter %1 gelöst, so daft di« Öffnungen 6l und 61* ausgerichtet werden können. Sobald die Öffnungen 6l und (>1' fluchten und das zweite Ende des Skalenteile 19 in don Schlitz 34 im verlängerten Kopf 33 des Bolzene 32 eingesetzt ist, kann der Verbindungsstift 35t der dazu dient, das Skalenteil 19 sicher alt den Kopf 33 des Bolzene 32 zu verbinden, eingesetzt werden. Danach übt eine Drehung der Spannmutter 4l eine Zugkraft auf den Bolzen 32 bzw. auf dessen Kopf 33 und auf das Skalenteil 19 aus.

Wie aus Pig. 7 ersichtlich ist, ist das Gehäuse 38 nicht siit der darunterliegenden Oberfläche der Werkzeug-Maschine 20 verbunden. Deshalb wird das Gehäuse dann, wann die Spannnuttar 4l beispielsweise im Uhrseigersinn gedreht wird, nach links bewegt. Mit anderen Worten: Wenn dia Länge des Bolzens 32 zwischen dem Plansch 30 und dem Skalenteil 19 reduziert wird, dann werden die Federn 36 und 36' für ein Strecken des Skalenteils 19 zusammengedrückt, wie dies nachstehend beschrieben wird.

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Aus den Figuren 2 bis 5 ist ersichtlich, daß der Schieber lg so mit dem Schlitten einer Werkzeugmaschine verbunden ist_v daß er sich mit dem Schlitten 50 entlang der y-Achae gegenüber den Skalenteil 19 bewegt, welches •o mit der Werkzeugmaschine 20 verbunden ist, wie dies vorstehend beschrieben wurde* Die Schrauben 51 und 51V befestigen den Schieber l8 am Schlitten 50. Auf einander gegenüberliegenden Seiten des Schiebers l8 sind Führungsmittel 52 und 52¹ mit Hilfe von Schrauben 53_bzw. .53* befestigt. Die Führungsmittel 52 und 52· dienen dazu« das Skalenteil 19 und den Schieber l8 über den gesamten Weg des Schiebers Id parallel zueinander zu halten» Die Führungsmittel 52 und 52' unterstützen außerdem das Skalenteil 19« u» «inDurchbiegen zu verhindern, falls die* notwendig ist·

Aus Fig» 3 ist ersichtlich, daß die Führungsmittel aus zwei Schuhen $k und 5%' bestehen, welche Nocken 55 bzw· 55' aufweisen, die die Oberkante und Unterkantedes Skalenteils 19 berühren und einen Luftspalt 56 zwischen den Skalenteil 19 und dem Schieber l8 lassen. Die Seiten der Nocken 55 und 55' sind etwas geneigt, so daß die' Wicklung 21 auf dem Skalernteil 19 nicht in Reibungskontakt mit de« Seiten der Nocken während der Relativbewegung zwischen Schieber lÖ und Skalenteil 19 liegt« E* können jedoch auch ander· Schlitz- oder Nocisejuauabildüngen gewählt werden.

: Dia Schuhe 5% und 5Λ¹ sind mit Hilf« ','se $■ehrsubea; bzw. 53* am Schieber l8 befestigt. Wenn die Schrauben bzw. 53* gelöst werden, ermöglichen nie ein Einstellen der als Führungsmittel dienenden Schuhe 5'i bzw« 5%'. Diese Schuhe können an eine bestimmte Höhe des Skalenteils 19 angepaßt werden und »Afc ihrer Hilfe kann auch die Breite des Luftspaltee 56 eingestellt werden.

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In der Praxis hat es sich als zweckmäßig erwiesen, dl« Leiter kk und kk' etwa in einen Abstand tob ca. 1,6 an von den äußeren Kanten des Skalenteils entfernt anzuordnen« so daß die Schlitze 55 und 55' nicht in Reibungsbertihrueg fit ihnen kornwen" können. Vorzugsweise wird ein Luftspalt von ca. 0,25 nun zwischen dem Skalenteil 19 und de« Schieber l8 über den gesamten Bewegungsberoich eingehalten, um eine geeignete induktive Kopplung sicherzustellen.

Der Schieber 18 trägt ein paar Phasenachieberwindungen (Quadrature Windings), die allgemein mit %9 bezeichnet sind. Die Leiter k7, ^7't 48 und 48· liefern den Phasenschieberwindungen 49 des Schiebers ld genaue Sinus- und Cosinus-Spannungspotentiale. Die Spanmmgspotentiale stehen in Beziehung wie der Phasenabstand im Polzyklus der fortlaufenden Windung 21 auf dem Skal»nt?f,l 19. An die Rückleiter %% ?m<? V ^! hi»v. en di * Enden der iortlnuf e&deti Windung 21 ist »in muaätzl:i,ch*$ Paar von Leitern 46 und %6' angelötet. Sie dienen v'azu, die in der fortlaufenden Windung 21 induziert» Spannung eine» Fehlerverstärker und einen Phasend«t«etor zuzuführen, wie dies bekannt ist. Die Pha-" 8>«nschieb«r^indv.ns«^ %9 umfassen beispielsweise 2k Gruppen von haarna<ä$lför»igen Leitern. Zwölf dieser Leitergruppen, baulich I, 5, 5, 7, 9» 11, l<h 16, 18, 20, 22 und 2% uafassen eice Pita· svi*chieb*rwindunf "58_{ wie sie in Fig. 5 dargestellt ist, während die restlichen εwoIf Leitergruppen, nämlich 8, 4, 6, 8, 12, 13» 15, 17, 19, 21 und 23 andere Phasenachl<»b*rwtndungen 58' aufweisest, (aemjiß einer Ausführung β for» "iier Erfindung wird die Verbindung der Leitergruppen mit Hilfe von Leitern 60a erzielt, welche durch den Rchf-her l8 in eine nicht dargestellte, auf der gegenüb' "iegendttr Oberfläche des Schiebers 6 befindlichen Mulde laufen. Die strichpunktierten Linien 59 und 59'repräsentieren -Hs «(*h* Se? Sk*3«nt«tlff 1»*

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Phasenschieberwindungen k9 Wannen alt Hilfe «in·· P oto-Ät «.Verfahrens ®der anderer bekannter Verfaaren ium .Bilden elefctrAsefeer Leiter in eines Muster auf «inar iso» Herten Schicht, welche über einen Trügsr-Grundteil angeordnet ist, erseuft werden. Das Grundteil kann aus waragewalstea Stahl oder anderen Metallen bestehen, wie die· in US*»P«tsnt 3 303 9%O beachrlebea ist. Außer de» üb kann auch das Leiternets oder Muster direkt auf den Grundteil gebildet werden, welches aus Glas oder einen ähnlichen Material besteht, wie es la US-Patent 2 799 835 erwähnt ist.

Di· sehenatiseho! Darstellung der Phasenschieberwindungen 58 und 58' in Flg. 5 seigt, daß die Windungen um eine Mittellinie «ywetrlseh angeordnet sind, so daft jede Ver- £ndairuߣ &tt desü Bisi^aaslsaisas dee Sclti*iaerii 18 den gleichen Blfekt auf beid». Vladttngmi 58 und 5δ' hat. Dies führt sn eine« Illsismieren der Phaeenversehiebung (Quadrature Shift), wie dl«· la TJ*-i»***»t 2 919 732 besehrieben ist. Wie in die- »mm Pat«et «rwfitimt« si.nu ut® Leitear-gruppea. alt «lest PhaaenschleteerwindangttK so angeordnet_a da& die Laitergruppender einen Phasenschieberwindung, welche den Stro« In eine Richtung Mtm, auf relativ gegenüberliegenden Positionen des Stroewreg» fcsafiglicii der Leitergnappen der anderen Phasensehleberwinduns li«g«R.

Bevor der Nomalbetrieb alt de« LagenaeftueiforBer beglaattüi kens, wmß um» Sk&lssteil ia geeigneter Weis« - geeicht werden, so daß es genau insaerhalb der vorgeschriebenen CüreaseBv liegt. Beispielsweise sollte die Genauigkeit innerhalb von t 0,005 am bei den ersten 3O ca bei 30° C liegen

inaerhslb τ©π ♦ Ö,ö©ä5 msn fite jeweils weitere 30 ca der Skalenienge vom Sk«lent«il 19, welche beispieleweise ca, 180 ca lang sein kann.

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F.« können verechiedene Verfahren verwendet werden« um die erforderliche Spannung auf da* Skalanteil su beat inmen· Beispielsweise kann ein Meßblock von atwa 25 β« Länge und eine Meßuhr verwendet warden· Die Spannfutter kl wird dann angesogen, bia eine Lunge Von 25 cm dea SKaienteile 19 genau mit de« Me&block übereinstimmt. Bei Verwendung dee Meflbiock-IndikätorsnUaaen swei Fehleraignale gefunden werden, welche etwa 25 ea auaeinanderliegen, Indeei Mn den Schlitten 50 und dan Schieber 18 bewegt. Die HuIlpunkte können u.U. nicht genau 25 cai voneinander entfernt liegen, weil daa Skalenaießteil nicht feat genug gesogen iat* In zwei oder drei Verauctien, während deren die Spannnut t er eingestellt let, kann jedoch die genaue Lage der Nullpunkte fixiert werden. Die Verwendung einea Meßblocka und einer Meßuhr iat in der Fachwelt bekannt, ao daß eich eine weitere Erläuterung der Einzelheiten erübrigt.

Nach einem anderen Verfahren iat ea erforderlich, den Zug suerat in der Fabrik su beat lausen. Eine aolche BeetiMMung kann beispielaweise durchgeführt werden, lnda« «an daa Skalanteil 19 Mit einer genauen, ala Standardakala benutzten anderen Skala vergleicht. Ein Sohieber iat relativ beweglich gegenüber der Standardakala Montiert und ain anderer Schieber iat relativ bewaglich gegenüber dar am Messenden Skala Montiert· Ein CoMputer eMpfMngt die Fehleraignale von beiden und selgt die Differenz zwischen den Fehlerwerten aus beiden Skalanteilen an. Die Spannung dea su Messenden Skalenteila wird ao lange Justiert, bis die Genauigkeit innerhalb dar für die Länge der Skala spexiflsierten Tolerans liegt. Diese Spannung, als Fehlerkraft in Kilo xcMessen, wird verMerkt, ao daß die Skala beiM Rinbau bei rJem Verbraucher unter dar gleichen Spannung Montiert werfen kann.

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Di· Längssteifheit des Skalenteile 19 1st; so groß, daß ein Zug von ca. 4,5 kp das Skalenteil 19 mit den Abmessungen des vorerwähnten Aueführungsbeispiels um ca. 0,13 mm dehnt. Unter eines Zug von 4,5 kp ist das Skalenteil relativ starr. Oa das Skalenteil 19 relativ flexibel ist, wenn es nicht unter Federspannung steht, kann es leicht verpackt werden.

Es ist hervorzuheben, daß, obwohl die spezifische Aueführungsfora des Lagenmeßumformers 17 so dargestellt ist, daß der Lagenmeßumformer 17 mit der Werkzeugmaschine 20 entlang ihrer y-Achse (horizontal) verbunden ist, die Erfindung nicht hierauf beschränkt ist; es ist ebenso gut möglich, daß ein Skalenteil zum gleichzeitigen oder unabhängig erfolgten Messen von Bewegungen entlang der x- und y-Achse oder entlang anderer Achsen einer mehrachsigen Werkzeugmaschine eingebaut werden kann. Obwohl lediglich ein gerader Meßumformer gezeigt und beschrieben ist, kann nach anderen Ausfiihrungsformen das Skalenband rund angeordnet sein, so daß sich ein runder Lagenmeßumformer ergibt. Die Erfindung ist vorstehend im Hinblick auf verschiedene Ausfiihrungsformen beschrieben worden. 0er Fachmann kann verschiedene Änderungen und Verbesserungen vornehmen, ohne voa Erfindungegedanken abzuweichen. Beispielsweise kann das zwischen der fortlaufenden Windung 21 und dem Skalenteil 19 angebracht· Isoliermaterial das gleiche sein, wie es in dem US-Patent 3 202 948 besehrieben wurde. Außerdaai kann, obwohl das Skalenteil als an seinem «inen End· fest mit dar Werkzeugmaschine und an seinem anderen End· unter Zug montiert beschrieben wurde, das Zug-Montageglied nach dem endgültigen Einbau durch ein fest·· Montageglied ersetzt werden, da die geeignete Spannung durch das Zug-Montageglied aufgebracht worden ist· Xn diesem Fall

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würde, well 41· Skala unter geeigneter Spannung mit beiden Knien an die Werkzeugmaschine Montiert wire, die LXngt dir Skala direkt der Auedehnung oder Kontraktion der Werkzeugmaschinen-Achse folgen.

01« Lagenae&uwToraer werden auch al· Treaefer« aatoren mur Stellungeanseige bemeichnet·

PATlIrTANSFIIUCHl

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Claims (1)

1. PATBÄTANSPRÜCHE

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   LagensiefiuMf armer »Teil «it β ine« Grund teil, welches searere, £» gleichen ütbet&ndan angeordnete abtive Leiterteile trägt, welche nebeneinander angeordnet sind, di· sich ferner q«er über die Längsachse des ^randteile erstrecken «rad für entgegengesetzte Richtungen des Stramflmsses in fecmaenbarten aktivem. Leitertei» len in Serie geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet , daft das Qrundteil aus elastischem Material bestellt und Mittel sub Strecken des Grundteila Ir RichtsMsg seiftas⁵" - LKagaaehee auf waist ^ dies dasu dienen, die TrennusEg oder den Abstand der aktiven Leiterteile der Windung zu vergrößern.

   S. L«ges«eßw»if®xⁱ«*r»'Tis£l n&zh. Anepru&L· 1, daS^zreh .g β kennzeichne t , daß dme Grundteil ein Stahl« band ist und das eine elastische,is©lierende Schicht von enter WSme amshMrtendeH Hers swisehen den Band und der Visdouftg aag«ordaet ist. ,

   5· Lageneeftusaforeer-Teil nach Anspruch 1 und/oder 2, dadureh g 4t Ic β β η χ e i c h η e t _t daft es Mittel »vm ftufferiagess «irastsllfearar Federspasmmsg auf das Grund» teil besitst·

   %. SrfigensieattHforaer-Teil nach einen oder «ehreren der vorhergeheiitSem Ässapriiefe» In Eo»feisa«ttoii nit «ims« anderen üieforaertttil in For« eines Schiebers, der Induktiv nit der kontinuierlichen Windung gekoppelte Windungen besitst, dadurch gekennzeichnet ,daß der

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   Schieber gegenüber den Orundteil gleitbar angeordnet ist, derartt daS «in gleiehaKsiger Luftspalt «wischen dar kontinuierlichen windung und dan Schieberaufrechterhalten wird.

   LagenatefiUMforaer-Teil nach Anspruches 1 und K_% dadurch gekennaelchnet, da* die Gleitverbindung in Fora von Schlitsen auf gegenüberliegenden Kanten de· Schiebers, welche «mr Aufnahm der korrespondierenden Kanten des Bandes dienen, ausgebildet ist«

   6« Lagenaieeuaforaer-Teil nach Anspruch 5i «Ueirch g e · kennseichnet, dal die Sehlitse auf beiden Kanten V-For· aufweisen·

   LageneteÄueforeer-Teil nach Ansprüchen % oder 5t dadurch gekennz eiehnet, das die Schieberwindungen in dmr form τοπ Sinus- und Kosinnswindungen in MauMquadratur (phasenrerseheben) alt dea relsyklns der kontinuierlichen Windung angeordnet sind.

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