DE202011005539U1

DE202011005539U1 - Mess-Ring mit Maßband

Info

Publication number: DE202011005539U1
Application number: DE201120005539
Authority: DE
Original assignee: ASM Automation Sensorik Messtechnik GmbH
Current assignee: ASM Automation Sensorik Messtechnik GmbH
Priority date: 2011-04-26
Filing date: 2011-04-26
Publication date: 2011-08-08
Anticipated expiration: 2021-04-27

Abstract

Mess-Ring (1), mit
– einem drehbaren Tragring (2),
– einem Maßelement, insbesondere Maßband (3), auf dem Maßverkörperungen (4) ausgebildet sind, und welches sich entlang des Umfanges, insbesondere Außenumfanges, des Tragrings (2) erstreckt und befestigt ist,
– einem Lesekopf (5) zum Lesen der Maßverkörperungen (4), der im Abstand zum Maßelement, insbesondere Maßband (3), und relativ dazu in Umfangsrichtung beweglich an einer Umfangsstelle angeordnet ist,
gekennzeichnet durch
ein Halteelement am Umfang des Tragrings (2) angeordnet ist, welches das Maßband (3) radial an dem Umfang hält.

Description

I. Anwendungsgebiet
Die Erfindung betrifft ein Mess-Ring, mit dem die Winkelstellung und/oder die Drehzahl des Mess-Rings oder eines mit dem Mess-Ring drehfest verbundenen Bauteils relativ zu einem still stehenden Bauteil detektiert werden soll.
II. Technischer Hintergrund
Zu diesem Zweck ist auf den Umfang, meist dem Außenumfang, des Mess-Rings eine Maßverkörperung in Form eines Maßelementes, z. B. eines Maßbands, aufgebracht, meist indem ein solches Maßband separat hergestellt und anschließend auf dem Umfang eines Tragrings oder Tragrads fixiert wird. Es ist jedoch auch möglich, die Maßverkörperung direkt auf dem Tragring auszubilden.
In diesem Zusammenhang sei klargestellt, dass ein „Ring” auch eine Welle oder ähnliches mit einem massiven Querschnitt sein kann, sofern kein Innendurchmesser benötigt wird. Weiterhin wird im Folgenden immer nur von einem Maßband gesprochen, ohne dadurch die Erfindung hinsichtlich des Maßelementes, was ja auch eine Seil oder ähnliches sein könnte, zu beschränken.
Die in Umfangsrichtung aufeinander abfolgenden Maßverkörperungen können mittels unterschiedlicher physikalischer Prinzipien – also z. B. magnetisch, optisch oder körperlich – ausgebildet sein und werden mittels eines Lesekopfes, der an einer Stelle des Umfangs feststehend und im Abstand, also berührungslos, zum Maßband angeordnet ist, mittels eines geeigneten physikalischen Prinzips vom Lesekopf abgetastet, wenn der Umfang und damit die Maßverkörperungen bei Relativ-Drehung des Mess-Rings am Lesekopf vorbeiwandern.
Eine bevorzugte Ausführungsform ist dabei die magnetische Ausbildung der Maßverkörperungen.
Es sind Messräder mit vorgegebenen Nenndurchmessern im Handel, bei denen die Maßverkörperungen, meist in Form eines Maßbands, möglichst lückenlos auf dem gesamten Umfang des Mess-Rings vorhanden sind, um über den gesamten Umfang des Mess-Rings eine Abtastung durch den Lesekopf vornehmen zu können.
Gerade bei magnetischen Maßverkörperungen, vor allem bei auf dem Mess-Ring aufgebrachtem Maßband, ist dieses Maßband in der Regel ein kunststoffbasiertes Material, das in seiner Längserstreckung bei mechanischer Belastung dehnbar ist, was vor allem bei seiner Herstellung beachtet werden muss. Es unterliegt auch bei Temperaturänderungen einer Längenveränderung, was vor allem beim Betrieb des Maßbands beachtet werden muss, da die Temperaturdehnung des Maßbands in der Regel eine andere ist, als die Temperaturdehnung des Materials, aus dem der Tragring des Mess-Rings besteht, welches häufig Metall ist.
Dieser Unterschied in der Längendehnung wirkt sich bei geringen Durchmessern des Mess-Rings noch wenig aus, so dass bei kleinen Messrädern ein solches Maßband über den gesamten Umfang fest an dem Tragring fixiert, beispielsweise verklebt oder aufvulkanisiert, werden kann.
Zum Problem wird die unterschiedliche Längendehnung jedoch bei Messrädern und deren Tragringen mit großem Durchmesser, beispielsweise in der Größenordnung von einem Meter oder mehr, und vor allem dann, wenn der Tragring kein umfänglich geschlossener Ring ist, sondern in Umfangsrichtung eine oder mehrere Lücken aufweist, beispielsweise weil er aus einzelnen Segmenten zusammengesetzt werden muss.
In diesem Fall kann das Maßband nicht mehr über den gesamten Umfang mit dem Tragring fest verbunden und insbesondere nicht lückenlos auf dem Tragring aufgebracht werden, insbesondere nicht beidseits einer vorhandenen Lücke im Tragring, die sich durch Temperatur- und Betriebseinflüsse ebenfalls in ihrer Größe ändern kann.
III. Darstellung der Erfindung
a) Technische Aufgabe
Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, ein Mess-Ring, insbesondere mit einer magnetisch ausgebildeten Maßverkörperung, für große Durchmesser zu schaffen, welches einfach und kostengünstig herzustellen ist und bei dem insbesondere das Maßband auf einfache Art und Weise ausgetauscht werden kann.
b) Lösung der Aufgabe
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Bei einem gattungsgemäßen Mess-Ring, also bestehend aus Tragring, einem länglichen Maßelement, z. B. einem Maßband, und einem Lesekopf, wird das Maßband mittels eines Halteelements am Umfang gehalten und muss deshalb auf dem Umfang des Tragrings nicht mittels Verkleben oder auf andere Art und Weise dauerhaft, flächig und schwer lösbar fixiert werden.
Das Halteelement kann ein Spannelement sein, welches das Maßband in radialer Richtung gegen den Umfang des Tragringes spannt, oder auch ein Führungselement, z. B. ein Führungsprofil, welches am Umfang des Tragringes fixiert oder ausgebildet ist und das Maßband quer zu seiner Längserstreckung formschlüssig führt und dadurch am Umfang hält.
Zum einen lässt dies Relativbewegungen auf Grund Temperaturdehnung in Umfangsrichtung zwischen dem Maßband einerseits und dem Tragring andererseits, eventuell auch gegenüber dem Spannelement, zu, zum anderen ermöglicht dies nach Lösen und Entfernen des Spannelements einen einfachen Austausch des im Wesentlichen lose auf dem Tragring aufliegenden Maßbands.
Das Maßband muss auch nicht als geschlossener Ring hergestellt werden, sondern als endliches Stück eines Maßbands, dessen freie Enden sich in Umfangsrichtung möglichst eng gegenüberliegen, so dass auch das Konfektionieren des Maßbands sehr einfach und für unterschiedliche Durchmesser des Tragrings jederzeit möglich ist.
Dabei ist es im Grunde unerheblich, nach welchem physikalischen Prinzip die Maßverkörperungen entlang des Maßbands aufgebracht sind, also magnetisch, optisch, körperlich oder induktiv, sofern der verwendete Lesekopf diese Maßverkörperungen auslesen kann.
Vorzugsweise wird das Maßband an einer Stelle des Umfangs direkt oder indirekt gegenüber dem Tragring fixiert, vorzugsweise körperlich fixiert, insbesondere mittels einer lösbaren Verbindung, wie einem Radialstift, einer Schraube oder einem Niet, während im gesamten übrigen Bereich die gewünschten Relativbewegungen in Umfangsrichtung zum Tragring möglich sind.
Das Maßband kann entweder auf der Innenumfangsfläche oder der Außenumfangsfläche eines Tragrings aufgebracht werden, jedoch ist das Aufbringen auf dem Außenumfang zu bevorzugen:
Das Maßband ist um Biegeachsen quer zu seiner Längserstreckungsrichtung nicht biegesteif und muss bei Aufbringen auf der Innenumfangsfläche mittels eines Spannelements über den gesamten Umfang nach außen gegen die Innenumfangsfläche gedrückt werden, wofür insbesondere eine sich im Wesentlichen über gesamte Innenumfangsfläche erstreckende Spannhülse oder ein Spannring in Frage kommt, der eine hohe Formbeständigkeit und Eigensteifigkeit besitzen muss.
Bei Aufbringen des Maßbands auf der Außenumfangsfläche ist es dagegen möglich, als Spannelement ein relativ flexibles Spannband, beispielsweise aus Kunststoff oder Metall, zu verwenden, welches allein durch Verspannen in Umfangsrichtung das Maßband radial nach innen gegen den Tragring drückt.
Das Spannband ist dabei in aller Regel ebenso wie das Maßband ein endliches Band, dessen beide Enden entweder gegeneinander verspannt sind oder am Tragring befestigt sind. Zusätzlich ist zum Aufbringen der Spannung in der Regel eine separate Spanneinheit vorhanden, die die beiden Enden des Spannelements, beispielsweise des Spannbands, gegeneinander oder gegenüber dem Befestigungspunkt am Tragring spannt. Die Spann-Wirkung der Spanneinheit kann jedoch auch in der Eigenelastizität des Spannbandes bestehen.
Falls das Spannband an einem Punkt gegenüber dem Tragring fixiert wird, kann hierfür der gleiche Befestigungspunkt wie für das Maßband und insbesondere das gleiche Befestigungselement, beispielsweise eine Schraube oder ein Radialstift, verwendet werden.
Da das Ziel eines solchen Mess-Rings darin besteht, die Drehlage des Mess-Rings über den gesamten Umfang von 360 Grad abtasten zu können, ist man bemüht, die Lücke zwischen den Enden des endlichen Maßbands so gering wie möglich zu halten, so dass die Strecke, auf der mit ein und demselben Lesekopf kein Signal vom Maßband erhalten wird, möglichst gering bleibt und nach Möglichkeit kein zweiter, gegenüber dem ersten Lesekopf in Umfangsrichtung versetzter, Lesekopf benötigt wird.
Zusätzlich wird die Spanneinheit für das Spannelement, insbesondere das Spannband, bezüglich des in der Regel von außen gegen das Maßband gerichteten Lesekopfs auf der gegenüberliegenden Seite der durch das Maßband definierten Ringfläche angeordnet werden, also beispielsweise in einer Abflachung des Außenumfangs des Tragrings oder innerhalb des Tragrings.
Im letzteren Fall werden die Enden des außen auf dem Umfang liegenden und insbesondere auch außen auf dem Maßband aufliegenden Spannbands durch eine Lücke im Umfang des Tragrings nach innen geführt und dort – insbesondere bei einem Ende unter Zwischenordnung einer Spanneinheit – gegenüber dem Tragring oder dem anderen Ende des Spannbands fixiert.
Ein außen auf dem Maßband aufliegendes Spannband schützt dabei zusätzlich zum Effekt der Fixierung des Maßbands das Maßband auch vor mechanischer Beschädigung und Anlagerung von Verschmutzung von radial außen her.
Dennoch kann das Spannband auch zwischen dem Maßband und dem Außenumfang des Tragrings angeordnet werden:
So sind beispielsweise Maßbänder bekannt, die zweischichtig aufgebaut sind, nämlich aus einer Maßverkörperungsschicht, deren Formbeständigkeit und vor allem Zugfestigkeit in Längsrichtung relativ gering ist, und einer Tragschicht, beispielsweise aus Metall, die eine hohe Zugfestigkeit besitzt und vorzugsweise auch eine Druckfestigkeit in ihrer Längsrichtung aufweist, zumindest bei einer ausreichenden seitlichen und/oder radial anliegenden Führung.
In diesem Fall ist die Maßverkörperungsschicht über ihre gesamte Länge mit der Tragschicht fest verbunden, insbesondere flächig verbunden, beispielsweise verklebt oder aufvulkanisiert.
Die Tragschicht kann sich über die freien Enden der Maßverkörperungsschicht hinaus erstrecken und als Spannband verwendet werden: Somit kann das Spannband in Form der Tragschicht wahlweise auf der dem Tragring zugewandten oder auf der vom Tragring abgewandten Seite des Maßbands angeordnet werden.
Falls ein solches zweischichtiges Maßband mit der Tragschicht dem Tragring zugewandt eingesetzt wird, kann zum Heranspannen des Maßbands an den Tragring wahlweise die über das Maßband hinaus verlängerte Tragschicht verwendet werden oder auch ein außen, ggf. zusätzlich auf das Maßband, aufgelegtes, in Umfangsrichtung verlaufendes Spannband verwendet werden. Insbesondere bestehen die Tragschicht und das zusätzliche Spannband dabei aus dem gleichen Material, beispielsweise Edelstahl und insbesondere Tragring und Spannband möglichst gleiche Temperaturdehnungs-Koeffizienten aufweisen.
Für die Führung in axialer Richtung kann der Tragring – vorzugsweise beidseits des Maßbands – Anschläge aufweisen, beispielsweise das Maßband in einer ringförmig in Umfangsrichtung angeordneten Nut, deren Flanken als Anschläge dienen.
Falls die Lücke zwischen den Enden des Maßbands zu groß ist, um den Lesekopf nicht mit Informationen zu versorgen, kann ein zweiter Lesekopf angeordnet werden, dessen Abstand zum ersten Lesekopf in Umfangsrichtung deutlich größer als die Größe der Lücke des Maßbands ist und insbesondere die beiden Leseköpfe um 180 Grad gegeneinander versetzt sind.
Falls im Tragring in Umfangsrichtung eine Fuge vorhanden ist, beispielsweise weil der Tragring in Umfangsrichtung mehrteilig ist, kann diese Fuge gerade dazu benutzt werden, um ein Spannband vom Außenumfang durch die Fuge ins Innere des Spannrings zu führen und dort wie beschrieben zu fixieren. Alternativ kann die Spanneinheit für das Spannband auch in einem abgeflachten Bereich des Außenumfangs angeordnet werden, jedoch befindet sich in diesem abgeflachten Bereich dann in aller Regel kein Maßband auf dem Außenumfang und der Umfangsbereich, in dem der Lesekopf keine Informationen erhält, ist relativ groß.
Als Spannelement kann auch Magnetkraft zwischen dem Maßband und dem Tragring dienen, entweder indem das Maßband selbst ausreichend magnetisch ist oder Haltemagnete im Tragring angeordnet sind und das Maßband aus einem magnetisierbaren Material besteht.
Bei einem so gestalteten Mess-Ring ist die Vorgehensweise zum Halten des Maßbands am Außen-Umfang des Tragrings dergestalt, dass zunächst das Maßband am Außen-Umfang des Tragrings in der gewünschten Position angelegt wird und zusätzlich ein Spannelement direkt oder indirekt am Umfang des Tragrings angeordnet wird und durch Spannen dieses Spannelements das Maßband in radialer Richtung an den Umfang herangedrückt oder herangezogen wird, je nach dem, ob sich das Spannelement, insbesondere ein Spannband, radial innerhalb oder außerhalb des Maßbands befindet.
Beim Anlegen des Maßbands am Umfang des Tragrings kann auch zusätzlich an einer Stelle eine Fixierung des Maßbands gegenüber dem Tragring erfolgen.
Auch das Spannelement, insbesondere Spannband, kann an einer Stelle gegenüber dem Tragring fixiert werden.
Falls das Maßband an keiner Stelle gegenüber dem Tragring fixiert wird, muss durch Aufbringen und Abtasten einer Referenzmarke, deren Position relativ zum Tragring fix ist, die sich also u. U. nicht auf dem Maßband befindet, eine absolute Referenzierung des Lesekopfs zum Tragring sichergestellt sein, falls sich das Maßband über seine gesamte Länge relativ zum Tragring verschiebt.
Falls das Maßband am Innenumfang des Tragrings angeordnet wird, kann es mittels einer Spannhülse nach außen an den Innenumfang gedrückt werden, die von radial innerhalb des Maßbands her eingebracht werden muss und sich mittels Eigenspannung oder einer aktiv betätigten Spanneinheit aufspreizt.
Bei einem Spannband werden mittels einer Spanneinheit entweder die Enden des Spannbands gegeneinander verspannt oder ein Ende des Spannbands am Tragring direkt befestigt und das andere Ende über eine Spanneinheit am Tragring befestigt.
Bei Verwendung eines Führungselementes anstelle eines Spannelementes wird zunächst das Führungselement am Umfang des Tragringes fixiert, und zwar entweder über den gesamten Umfang entlang des Tragringes fixiert oder wiederum nur an einer Stelle des Umfanges gegenüber dem Tragring fixiert.
Die Führung, insbesondere ein Führungsprofil, ist in seiner Erstreckungsrichtung vorzugsweise wenigsten an einem Ende offen, sodass nun das Maßelement, z. B. das Maßband, in Umfangsrichtung in das Führungselement eingeschoben werden kann.
Die Führung ist dabei so gestaltet, dass z. B. bei einer temperaturbedingten Längenänderung des Maßbandes sich das Maßband relativ zum Führungselement, etwa dem Führungsprofil, verschieben kann, nicht jedoch in Querrichtung hierzu aufgrund der formschlüssigen Führung.
Zu diesem Zweck ist das Maßband vorzugsweise an einer Stelle des Umfanges gegenüber dem Führungsprofil fixiert und kann sich nur über den Rest des Umfanges relativ dazu bewegen.
Der Fixierungspunkt stellt damit relativ zum Führungselement einen Referenzpunkt dar, und ebenso der eine oder die Vielzahl der Fixierungspunkte des Führungselementes gegenüber dem Tragring.
Der Nachteil dieser Lösung besteht jedoch darin, dass ein solches Führungselement eng am Umfang des Tragringes anliegen soll und damit dessen Biegung genau nachvollziehen muss, was in der Regel für jeden Durchmesser des Tragringes eine separate Herstellung des Führungselementes, vorzugsweise als lückenlos durchgehenden Ring, erfordert, während bei Verwendung eines Spannelementes in der Regel sowohl das Maßband als auch das Spannelement aus einem quasi endlosen Ausgangsmaterial lediglich auf die benötigte Länge abgeschnitten werden muss.
c) Ausführungsbeispiele
Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind im Folgenden beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:
1a–c: erste Bauformen des Messringes mit Spannelement,
2a–c: Bauformen des Messringes mit einer Feder zum Spannen des Spannbandes,
3a–c: Bauformen mit Fixierung des Spannbandes am Tragring
4a, b: verschiedene Tragringe,
5a–c: eine Lösung mit segmentiertem Tragring,
6: eine perspektivische Darstellung der Lösung gemäß 5,
7: eine erste Bauform mit einem integrierten Führungselement,
8a, b: eine zweite Bauform mit einem integrierten Führungselement,
9a, b: eine erste Bauform mit einem separaten Führungselement,
10a, b: eine zweite Bauform mit einem separaten Führungselement und
11a, b: eine dritte Bauform mit einem separaten Führungselement.
Zunächst zeigen die 4a und b im Querschnitt prinzipiell eine erfindungsgemäße Anbringung des Maßbandes 3 an einem Tragkörper, der bei 4a eine massive Welle ist und in 4b ein in drei Segmente unterteilter Tragring 2 ist.
Das Maßband 3 liegt auf dem Außenumfang des Tragkörpers, insbesondere des Tragringes 2, auf und umschließt diesen über einen so großen Umfangsbereich wie möglich, so dass die zwischen den Enden 3a, b des Maßbandes 3 entstehende Lücke 6 möglichst klein ist. Höchstens an einer Stelle des Umfangs, in diesem Fall an einem Ende des Maßbandes 3, ist dieses mittels eines Fixierstiftes 16 formschlüssig gegenüber dem Außenumfang des Tragkörpers fixiert.
Bei dem segmentierten Tragring der 4b verläuft das Maßband 3 über die Lücken zwischen den Segmenten hinweg.
In den 1–3 ist das Messrad 1 mit einem Spannelerment vollständig dargestellt, nämlich mit den notwendigen Bestandteilen eines Tragringes 2, der auch eine massive Welle sein kann, einem auf dessen Außenumfang aufliegenden Maßband 3, welches an einer Umfangsstelle mittels eines Fixierstiftes 16 in Umfangsrichtung als auch Axialrichtung gegenüber dem Tragring 2 fixiert ist, einem Spannband 7, welches ebenfalls entlang des Umfanges verläuft und einem außerhalb des Maßbandes 3 und im Abstand zu diesem ortsfest angeordneten Lesekopf 5, der bei einem Drehen des Tragringes und damit des Maßbandes 3 dessen vorbeilaufende Maßverkörperungen zählt.
In den 1a–c liegt das Spannband 7 radial außerhalb auf dem Maßband 3 auf und die freien Enden des Spannbandes 7 sind durch eine Spanneinheit 13 gegeneinander verspannt, wodurch das Maßband 3 radial nach innen eng anliegend an den Außenumfang des Tragringes 2 gepresst wird.
Bei 1a besitzt der Tragring 2 einen kreisrunden Außenumfang, und die Spanneinheit 13 – die radial eine größere Dicke aufweist als das Spannband 7 – liegt auf der Außenseite des Maßbandes 4 auf und ragt radial nach außen über das Spannband 7 vor, sodass eine 360°-Drehung des Tragringes 2 nicht möglich ist, da dann die Spanneinheit 13 an dem nahe am Spannband positionierten Lesekopf 5 anschlagen würde. Diese Lösung ist also nur gangbar für Anwendungen, in denen keine Drehungen des Tragringes 2 über 360° oder mehr detektiert werden soll.
Dieses Problem tritt bei den Lösungen der 1b und 1c nicht auf:
Bei der Lösung der 1b besitzt der runde Außenumfang des Tragringes 2 an einer Stelle eine Abflachung, die groß genug ist, um innerhalb des Hüllkreises des Tragringes 2 im Bereich der Abflachung die Spanneinheit 13 des Spannbandes 7 vollständig unterzubringen.
Allerdings erstreckt sich in diesem Fall das Maßband 3 nur über den runden Teil des Außenumfanges des Tragringes 2, also nicht im Bereich der Abflachung, so dass also über einen relativ großen Winkelbereich keine Messung der Drehlage durch den Lesekopf 5 möglich wäre.
Bei der Lösung gemäß 1c ist dagegen im Außenumfang des runden Tragringes 2 eine kleine Lücke, und das Maßband 3 reicht auf beiden Seiten mit seinen beiden freien Enden bis unmittelbar an diese Lücke heran.
Das außen auf dem Maßband 3 aufgelegte Spannband 7, welches länger ist als das Maßband 3, ist mit seinen freien Enden durch diese Lücke in einen Freiraum im Inneren des Tragringes 2 hineingeführt und dort sind die beiden Enden des Spannbandes – von denen eines zu diesem Zweck über Umlenkrollen 17 oder Umlenkstifte geführt ist – wiederum über die Spanneinheit 13 gegeneinander verspannt.
Bei einer 360°-Drehung des Tragringes 2 befindet sich zum Einen kein Hindernis im Bewegungsweg des Lesekopfes 5 und bis auf die sehr kleine Lücke im Tragring 2, als auch im Messband 3, die sich decken, erhält der Lesekopf 5 über die gesamten 360° ein Signal.
Die Lösungen der 2a–c unterscheiden sich von denjenigen der 1a–c dadurch, dass als Spanneinheit 13 konkret eine Feder verwendet wird, die also auch bei Längenänderung des Spannbandes 7, z. B. aufgrund von Temperaturschwankungen, immer die durch die Feder 13 vorgegebene Spannung aufrecht erhält. Die Spanneinheit 13 in den 1a–c kann dagegen auch ein Spannschloss sein, welches z. B. durch Vorwärtsschrauben einer Spannschraube in einer Mutter auf eine bestimmte Vorspannung gebracht wird, die sich aber bei nachträglichen Längenänderungen des Spannbandes 7 dann wieder ändert.
Während bei den Lösungen der 1a–c und 2a–c lediglich das Maßband 3 über einen Fixierstift 16 in Umfangsrichtung gegenüber dem Tragring 2 fixiert war, ist bei den Lösungen der 3a–c, die im Übrigen den Lösungen gemäß den 2a–c entsprechen, auch das Spannband 7 an beiden Enden über jeweils einen Fixierstift 18, der teilweise im Tragring steckt und radial – meist – daraus hervorsteht, wie der Fixierstift 16 auch, relativ zum Tragring 2 fixiert. Die Feder 13 ist dabei zwischen dem einen Ende 7a des Spannbandes 7 und dem benachbarten Fixierstift 18 angeordnet.
Wie 3c zeigt, müssen die Fixierstifte 18 nicht aus dem Außenumfang des Tragringes 2 hervorstehen, sondern können auch in den Wänden der Ausnehmung im Inneren des Tragringes 2 befestigt sein.
5b zeigt eine Detailvergrößerung bei einer Lösung mit einem segmentierten Tragring 2 gemäß 5a mit einer Lücke im Umfang, durch den die Enden 7a, b des Spannbandes 7 ins Innere des Tragringes 2 geführt sind und dort das eine Ende 7a mittels eines Fixierstiftes 18 direkt relativ zum Tragring 2 fixiert ist, das andere Ende 7b dagegen über eine dazwischen angeordnete und die Vorspannung bietende Feder 13 gegenüber dem Tragring 2 fixiert ist.
Bei der Lösung der 5a–c befindet sich das Maßband 3 eingelegt zwischen dem Spannband und dem Außenumfang des Tragringes 2. Sofern die Temperaturdehnung von Maßband 3 und Spannband 7 übereinstimmt, könnte das Maßband 3 auch aufgeklebt auf der Innen- oder Außenseite des Spannbandes 7 sein, wobei die freien Enden 3a, b des Maßbandes jeweils bis unmittelbar an die Lücke im Tragring 2 heranreichen.
In 5c, in der der Tragring 2 zur besseren Erkennbarkeit der übrigen Bauteile weggelassen ist, ist ersichtlich, dass nahe der Lücke im Tragring 2 feststehende oder drehbare Umlenkrollen 19 angeordnet sind, über die das Spannband 7 gelegt und zu dem aus der Innenseite des Tragringes 2 vorstehenden Fixierstiften 18 geführt sind.
Die Enden 7a, b des Spannbandes 7 sind zur besseren Greifbarkeit mit einer gerippten Gummierung versehen.
Die Lösung der 5a–c ist in 6a in perspektivischer Ansicht dargestellt.
In 6b ist lediglich der Tragring 2, also ohne Spannband 7 und Maßband 3 dargestellt, jedoch mit den Fixierstiften 18 sowie den Umlenkrollen 19.
Ferner ist im Außenumfang die Vertiefung 16' zur Aufnahme des Fixierstiftes 16 zu erkennen.
In den 6a, b ist ferner zu erkennen, dass im Außenumfang des Tragringes 2 eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut 20 ausgebildet ist, deren lichte Weite geringfügig größer ist, als die Breite des Maßbandes 3, sodass durch die Flanken der Nut das Maßband 3 und vorzugsweise auch das Spannband 7 in axialer Richtung geführt wird.
In den 6a, b ist ferner auf der Innenseite des Tragringes 2 in dem Bereich, in dem die nach innen geführten Enden des Spannbandes 7 und die Spanneinheit 13 aufgenommen werden müssen, eine Ausnehmung 21 vorhanden.
Bei der Lösung der 7a, b ist auf dem Außenumfang des Tragringes 2, der hier als Vollmaterial, z. B. als Scheibe ausgeführt ist, ein Führungsprofil 22 für das Maßband 3 ausgebildet, welches sich vorzugsweise über den gesamten Umfang erstreckt und in Querschnittsrichtung des Führungsprofils 22 betrachtet nur auf einer Seite des Maßbandes 3 einen Umgriff 23 bis auf die Außenseite des Maßbandes 3, welches in das Führungsprofil 22 eingelegt wird, aufweist, auf der gegenüberliegenden Seite jedoch nur einen Fortsatz 24, der formschlüssig die Seitenfläche des Maßbandes 3 führt.
Dadurch kann das Maßband 3 sehr einfach in axialer Richtung mit der einen Kante unter den Umgriff 23 eingeschoben und dann in dem Führungsprofil 22 abgelegt werden. Ein späteres Herausrutschen ist aufgrund der begrenzten Eigensteifigkeit des Maßbandes 3 und der Fixierung an einer Stelle des Umfanges zwischen Maßband 3 und Tragring 2 mittels des Fixierstiftes 16 nicht zu erwarten. Abseits des Fixierstiftes 16 kann sich das Maßband 3 in seiner Erstreckungsrichtung jedoch jederzeit gegenüber dem Führungsprofil 22 und damit dem Tragring 2 ausdehnen oder zusammenziehen.
Die Lösung der 8a, b unterscheidet sich dadurch, dass das ebenfalls am Tragring 2 ausgebildete Führungsprofil 22 auf beiden Seiten des Maßbandes 3 einen Umgriff 23 bis auf den Randbereich von dessen Außenseite aufweist, was eine sicherere Führung des Maßbandes 3 ergibt, dessen Einlegen jedoch erschwert, indem beispielsweise zum Einschieben in Längsrichtung des Maßbandes 3 dann eine Lücke im Führungsprofil 22 benötigt wird.
In beiden Fällen ist das Maßband 3 zweilagig aufgebaut mit einer Tragschicht 15 und einer Maßverkörperungsschicht 14, die auf die gesamte Länge fest miteinander verbunden sind.
Dabei hängt es von der Empfindlichkeit des Lesekopfes 5 und dem Material der Tragschicht 15 ab, ob – wie in den 7a, b und 8a, b dargestellt – die Tragschicht 15 außen, quasi als zusätzlicher Schutz, und die Maßverkörperungsschicht 14 demgegenüber radial innen angeordnet ist, oder umgekehrt.
Die Lösungen der folgenden 9–11 unterscheiden sich von denjenigen der 7 und 8 dadurch, dass das Führungsprofil 22 nicht als am Tragring 2 integral ausgebildetes Führungsprofil, sondern als separates Bauteil ausgebildet ist.
In 9a, b besteht jeder der beiden Umgriffe 23 aus einem separaten Führungsprofil 22a, b, das in diesem Fall als Ring ausgebildet ist, der axial jeweils seitlich an dem scheibenförmigen Tragring 2 und dem darauf umfänglich aufgelegten Maßband 3 angeordnet wird. Die notwendige Fixierung der beiden Führungsprofile 22a, b gegeneinander und/oder gegenüber dem Tragring 2 ist in den Figuren nicht dargestellt.
Bei der Lösung der 10a, b ist im Unterschied zu 9a, b nur ein Führungsprofil 22 vorhanden, welches als Ring axial auf einer Seite am Tragring 2 angeordnet wird.
Allerdings ist der Umgriff 23 so groß, dass er nicht nur über den Randbereich des Maßbandes 3 greift, sondern über dessen gesamte Erstreckung in Querrichtung hinweggreift bis zum gegenüberliegenden Rand des Maßbandes 3 und damit z. B. die Stirnfläche des Tragringes 2.
Von dieser Seite her ist das Maßband 3 bei der Montage auch in den radialen Zwischenraum zwischen Tragring 2 und Führungsprofil 22 einschiebbar, nach Fixierung gegenüber dem Tragring 2 und/oder dem Führungsprofil 22 wird es sich jedoch selbsttätig nicht mehr daraus wegbewegen, wenn das Maßband 3 eine ausreichende Eigensteifigkeit besitzt.
Zum Anbringen des Fixierstiftes 16 ist vorzugsweise in dem Umgriff 23 an einer Umfangsstelle eine Lücke ausgebildet.
Die 11 zeigen eine Lösung, bei der das Maßband 3 am Innenumfang eines Tragringes angeordnet und an einer Umfangsstelle mittels eines Fixierstiftes 16 fixiert ist. Als Spannelement dient hierbei eine Spannhülse 25, die als an einer Umfangsstelle geschlitzter Ring radial innerhalb von Tragring 2 und Maßband 3 eingebracht ist und aufgrund ihrer Eigenspannung das Maßband 3 nach außen gegen den Innenumfang des Tragringes 2 presst.
Bezugszeichenliste

1: Mess-Ring
2: Tragring
3: Maßband
3a, b: Ende
4: Maßverkörperung
5: Lesekopf
6: Lücke
7: Spannband
7a, b: Ende
8: Anschlag
9: Fuge
10: Axialrichtung
11: Radialrichtung
12: Umfangsrichtung
13: Spanneinheit, Feder
14: Maßverkörperungsschicht
15: Tragschicht
16: Fixierstift
16': Vertiefung
17: Umlenkrolle
18: Fixierstift
19: Umlenkrolle
20: Nut
21: Ausnehmung
22a, b, 22: Führungsprofil
23: Umgriff
24: Fortsatz
25: Spannhülse

Claims

Mess-Ring (1), mit – einem drehbaren Tragring (2), – einem Maßelement, insbesondere Maßband (3), auf dem Maßverkörperungen (4) ausgebildet sind, und welches sich entlang des Umfanges, insbesondere Außenumfanges, des Tragrings (2) erstreckt und befestigt ist, – einem Lesekopf (5) zum Lesen der Maßverkörperungen (4), der im Abstand zum Maßelement, insbesondere Maßband (3), und relativ dazu in Umfangsrichtung beweglich an einer Umfangsstelle angeordnet ist, gekennzeichnet durch ein Halteelement am Umfang des Tragrings (2) angeordnet ist, welches das Maßband (3) radial an dem Umfang hält.
Mess-Ring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – das Halteelement ein Führungselement, insbesondere ein Führungsprofil (22), ist, welches entlang des Umfanges am Tragring (2) ausgebildet ist und das Maßelement, insbesondere Maßband (3), quer zu seiner Erstreckungsrichtung, also quer zur Umfangsrichtung (12), formschlüssig führt oder – das Halteelement ein Spannelement ist, welches das Maßelement, insbesondere das Maßband (3), radial an den Umfang heranzieht oder herandrückt.
Mess-Ring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Maßverkörperungen (4) auf dem Maßelement, insbesondere Maßband (3) magnetisch, optisch oder körperlich ausgebildet sind und/oder der Lesekopf magnetisch, optisch, körperlich, induktiv oder kapazitiv arbeitet, und/oder – das Maßelement, insbesondere Maßband (3) in Umfangsrichtung (12) ein erstes und ein zweites Ende (3a, b) besitzt und insbesondere eine Lücke (6) zwischen den beiden Enden (3a, b) vorhanden ist.
Mess-Ring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Spanneinheit (13) des Spannelements, insbesondere Spannbands (7), radial bezüglich des Maßelements, insbesondere Maßbands (3) oder der Ebene des Maßbands (3) auf der gegenüberliegenden Seite bezüglich des Lesekopfs (5) angeordnet ist, und/oder – das Spannband (7) aus Kunststoff oder Metall, insbesondere Edelstahl und/oder einem nicht magnetischen Metall besteht.
Mess-Ring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – das Maßelement, insbesondere Maßband (3) entlang des Außenumfangs des Tragrings (2) angeordnet ist und das Spannelement ein Spannband (7) ist, oder – das Maßelement, insbesondere Maßband (3) entlang des Innenumfangs des Tragrings (2) angeordnet ist und das Spannelement eine Spannhülse ist.
Mess-Ring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – das in Umfangsrichtung (12) verlaufende Spannelement, insbesondere Spannband (7), länger als das Maßelement, insbesondere Maßband (3), ist, und/oder – das Maßelement, insbesondere Maßband (3) an einer Stelle, insbesondere nur an einer Stelle, des Umfangs in Umfangsrichtung am Tragring fixiert ist, insbesondere formschlüssig fixiert ist.
Mess-Ring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – bei Anordnung auf dem Außenumfang das Maßelement, insbesondere Maßband (3), zwischen Spannband (7) und Außenumfang gehalten ist, insbesondere zumindest mit dem Großteil seiner Längserstreckung verschiebbar relativ zum Spannband (7) und/oder zum Außenumfang des Tragringes (2) gehalten ist, oder – bei Anordnung am Innenumfang des Tragrings das Maßelement, insbesondere Maßband (3), zwischen der Spannhülse und dem Innenumfang gehalten ist.
Mess-Ring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – das Maßelement, insbesondere Maßband (3) mehrschichtig aufgebaut ist mit einer Maßverkörperungsschicht (14) und einer Tragschicht (15), und die Tragschicht (15) einen geringeren Längendehnungskoeffizienten als die Maßverkörperungsschicht (14) besitzt, und/oder – das Maßelement, insbesondere Maßband (3), insbesondere dessen Tragschicht (15), druckbelastbar in Längsrichtung des Maßbands (3) ist, insbesondere wenn eine radial innere und/oder äußere Führung vorhanden ist.
Mess-Ring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Tragschicht (15) des Maßelement, insbesondere Maßbands (3) über die Enden der Maßverkörperungsschicht (14) hinaus verlängert und das Spannband (7) ist, und/oder – bei einem gegenüber der Tragschicht (15) des Maßelement, insbesondere Maßbands (3) zusätzlichen separaten Spannband (7) die Tragschicht (15) und das Spannband (7) aus dem gleichen Material bestehen.
Mess-Ring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – der Tragring (2) in axialer Richtung (10) ein oder mehrere Anschläge (8) zur axialen Führung des Maßbands (3) aufweist, und/oder – der Mess-Ring einen zweiten Lesekopf (5) in Umfangsrichtung (12) beabstandet zum ersten Lesekopf (5) aufweist und der Abstand in Umfangsrichtung (12) insbesondere größer ist als die Lücke (6) zwischen den Enden (3a, b) des Maßelement, insbesondere Maßbands (3), z. B. indem der Abstand 180 Grad beträgt.
Mess-Ring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – eine Spanneinheit (13) zwischen den freien Enden (7a, b) des Spannelements, insbesondere Spannbands (7), angeordnet ist oder eine Spanneinheit zwischen einem Punkt des Tragrings (2) und einem Ende (7a) des Spannelements, insbesondere des Spannbands (7), angeordnet ist, während das andere Ende (7b) des Spannelements, insbesondere Spannbands (7), gegenüber einem anderen Punkt des Tragrings (2) fixiert ist, und/oder – die Spanneinheit in einem abgeflachten Bereich des Umfangs des Tragrings (2) oder bei einer Anordnung des Maßelement, insbesondere Maßbands (3) auf dem Außenumfang im Inneren des Tragrings (2) oder bei einer Anordnung des Maßelements, insbesondere Maßbands (3) am Innenumfang des Tragrings (2) auf der Außenseite des Tragrings (2) angeordnet ist.