DE2264658A1

DE2264658A1 - Vorrichtung zur erfassung von aenderungen in der relativen lage zweier linear zueinander bewegbarer teile mittels einer gewindeleitschraube

Info

Publication number: DE2264658A1
Application number: DE2264658*A
Authority: DE
Inventors: Geza Von Voros
Original assignee: OPTOGRAMS
Current assignee: OPTOGRAMS
Priority date: 1971-08-04
Filing date: 1972-07-20
Publication date: 1974-08-01
Also published as: JPS4825554A; DE2235545A1; CA941606A; US3742488A; DE2235545B2; GB1373598A

Description

PATENTANWÄLTE

mi. ing. H. NEGENDANK (-1973) · dipping. H. HATJCK · dipl.-phys. W.SCHMITZ DiHw-iNG. E, GRAALFS · dipl.ing. W. WEHNERT

HAMBURG-MÜNCHEN ZUSTEIXUNGSANSCHRIFT: HAMBURG 36 · KElTER WALL 41

TEL·. 3β 71 28 UND 30 4113

TELEGH. NEGEDAPATENT HAMBURG

P 22 64 658.8 München 15 · mozartstr. 23

OPTOGRAMS, INC. ^TEI" ° ^{38 03 80}

Spruce Street teiegh. negedapatent München

Oakland, New Jersey 07436/USA

Hamburg, 3. Mai 1974

Vorrichtung zur Erfassung von Änderungen in der relativen Lage zweier linear zueinander bewegbarer Teile mittels einer Gewindeleitschraube (Ausscheidung aus der Patentanmeldung P 22 35 545.9)

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen, optischen Digital-Stellungsanzeiger für Werkzeugmaschinen, Präzisionsmeßinstrumente und dergl. zum genauen Ablesen linearer Entfernungen auf einer Bewegungsbahn.

Es sind bereits viele lineare Meßvorrichtungen vorgeschlagen, getestet und in Benutzung genommen worden, um die digitale Auslesung einer genauen Lage oder linearen Messung einer Bewegung des Werktisches einer Werkzeugmaschine vorzunehmen. In vielen bekannten Vorrichtungen gibt das Ablesen einer Präzisionsskala, beispielsweise einer Glasskala, nur die Stellung des Tisches gegenüber einem üJ^rungspunkt an. Derartige Vorrichtungen machen ein Auszählen durch den Operator bei zusätzlichen Bewegungen erforderlich. Es gibt auch Lineaoskalen mit einem Bildraster für zusätzliche und absolute Bewegungsanzeige. Weiterhin sind Meßstäbe im Gebrauch in der Art von

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Meßblocks oder dergl.. In Bohrmaschinen wird das lineare genaue Auslesen für gewöhnlich mit Hilfe einer Leitschraube vorgenommen, die bei ihrem Umlauf als Meßmittel einsetzbar ist. Eine Punkt-zu-Punkt-Bewegung erfordert jedoch die Auswertung oder Zählung durch den Operator.

Die Erfindung geht von einer linearen Meßvorrichtung bestimmter Genauigkeit aus, wie es die anderen zuvor erwähnten linearen Meßvorrichtungen tun. Dabei ist ein umlaufender optischer Encoder elektrisch mit einem digitalen Ausleser verbunden, welcher in der Lage ist, auf den Ausgangspunkt so zurückzugehen, daß eine präzise Messung jeder zusätzlichen Bewegung des Werktisches von dem digitalen Ausleser gelesen werden kann.

Zahnstange und Zahnradvorrichtungen, welche einen umlaufenden Encoder antreiben, sind ebenso gut bekannt, wie Bandvorrichtungen, welche um eine Präzisonsrolle laufen. In einem anderen Fall wird das Abrollen einer Präzisionsrolle an einer Fläche des Arbeitstisches der Werkzeugmaschine ausgewertet. Diese Vorrichtungen sind aber zufälligen und sich ergänzenden Fehlern infolge von Staub, Zahnfehlern, linarer Ausdehnung oder Zusammenziehung infolge von Temperatureinflüssen, Abrieb oder Schlupf unterworfen, womit die Genauigkeit der Messung, insbesondere auch dann, wenn eine Genauigkeit von 4/1000 mm erwünscht ist, verloren geht. Es sind beispielsweise auch Bandvorrichtungen bekannt, in welchen das Band vorgespannt und von einer Spule abgewickelt ist. Derartige

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Vorrichtungen sind aber infolge der Federvorspannung und der thermischen Ausdehnung oder Zusammenziehung des Bandes empfindlich. Beim Abrollen einer Präzionsrolle über der Fläche eines Arbeitstisches können lineare Bewegungen des Arbeitstisches gemessen werden. Diese Vorrichtung hängt aber von der Genauigkeit der Rolle und der Fläche des Werktisches ab, an welche die Rolle angelegt ist. Auch eine genaue Ausrichtung ist in diesem Falle erforderlich. Staub und Fett an der Oberfläche des Werktisches oder der Präzisionsrolle können bei diesem Aufbau die Genauigkeit der Auslesung beinträchtigen,

Bei dem elektro-optischen digitalen Stellungsanzeiger nach der Erfindung wird eine Präzisionsgewindeleitschraube eingesetzt, deren Länge derjenigen des Werktisches der Arbeitsmaschine angepaßt ist. Jede Stellungsanzeigevorrichtung ist so angeordnet, daß sie Bewegungen einer Welle ablesen kann, nachdem die Vorrichtung an der Werkzeugmaschine befestigt worden ist. Die Leitschraube wird ohne Axialspiel an einen der relativ zueinander bewegbaren Maschinenteile gelagert, während eine mit dieser in Eingriff befindliche Präzisionsgewindemutter in gleicher Weise an den anderen der Maschinenteile gelagert wird. Die Leitschraube und der Rest der Vorrichtung wird, um gegen Schmutzeffelte geschützt zu sein/ mit einer Umhüllung versehen, so daß die anfängliche Genauigkeit der Vorrichtung während des ganzen Betriebes erhalten bleibt. Auf diese Weise ermöglicht die vorliegende Erfindung eine genaue digitale Ablesung, deren Genauigkeit wegen ihrer Anordnung in einer Umhüllung erhalten bleibt. Die Vorrichtung

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paßt sich Änderungen der Temperatur des Arbeitsmaschinenaufbaues und der Arbeitsbedingungen an.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung kommt in dem elektro-optischen, digitalen Stellungsanzeiger eine Präzisionsleitschraube zum Einsatz, welche eine große Steigung hat und in Lagern des Werktisches der Werkzeugmaschine drehbar gelagert ist. Auf der Leitschraube ist eine mit dem Gerüst der Werkzeugmaschine verbundene Gewindemutter vorgesehen, welche die Leitschraube bei Bewegungen des Werktisches

ver

in Umlauf/setzt. Eine an der Leitschraube befestigte Bildrasterscheibe wird damit in Umlauf versetzt und unterbricht einen zu einer Fotozelle oder entsprechenden Anordnung abgegebenen Lichtstrahl, wobei in der Fotozelle eldstrische Impulse gebildet werden, die an einen digitalen Zähler oder Ausleser weitergegeben werden.

Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Leitschraube verdrehsicher am Arbeitstisch der Werkzeugmaschine befestigt, während die von dem Gerüst der Werkzeugmaschine getragene Mutter um ihre eigene Achse drehbar gehalten ist. Wenn sich der Arbeitstisch bewegt, dann wird die Mutter von der Leitschraube in Umlauf versetzt und dreht die auf ihr angeordnete Bildrasterscheibe, die wiederum einen zu einer Fotozelle oder einer entsprechenden Anordnung gesandten Lichtstrahl unterbricht, worach die gebildeten elektrischen Impulse einem digitalen Zähler oder Ausleser zugeführt werden.

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Es sind in der Beschreibung zwei Aus führungsbeigpiele dieses elektro-optischen digitalen Stellungsanzeigers wiedergegeben. Jede dieser Ausfuhrungsformen ermöglicht ein genaues Auslesen einer Bewegungskoordinate, üblicherweise ist der Anzeiger an einer Bohr- oder Fräsmaschine angeordnet, bei welchar die Punkt-zu-Punkt-Entfernungen errechnet und genau gemessen werden. Der Anzeiger kann aber

an
in entsprechender Weise auch/dem Werktisch angeordnet sein und ein Teil aufweisen, das mit dem Gerüst der Werkzeugmaschine verbunden ist.

Bei einer Ausführungsform des Anzeigers kommt eine

Prüzisionsleitschraube zum Einsatz, welche in Präzision3lagers in Tragstückea des Arbeitstisches drehbar gelagert ist· Auf die Leitschraube ist eine Gowindeauttor aufgesetzt» welche an ein&sTragstück des Gerüstes der Werkzeugmaschine befestigt ist, wodurch Bewegungen des Arbeitstisches eine Drelrung der Leitschraube bewirken· Die Leitschraube ihrerseits dreht eine an ihrem axialen Ende angeordnete PrSzisionsbildrasterscheibe, euf welcher radiale Linien angeordnet sind· Die Linien der Scheibe unterbrechen einen zu einer Fotozelle vorlaufenden Lichtstrahl voait in der Fotozelle elektrische Impulse entstehen, die zu einem digitalen Zähler oder Ausleser veitcrgeleitet werden·

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Bei der zweiten Ausführungsform ist die Leitschraube zwischen den Tragstücken des Arbeitstisches festgelegt. In diesem Fall wird die Gewindemutter wieder über ein Tragstück von dem Gerüst der Werkzeugmaschine getiagen; die Gewindemutter ihrerseits ist aber an dem Tragstück drehbar gelagert und trägt eine Bildraster- oder Unterbrecherscheibe, die mit ihr umläuft und beim Umlaufen einen auf eine Fotozelle gesandten Lihtstrahl derart unterbricht, daß pulsierende Lichtsignale entstehen, die umgewandelt in elektrische Signale einem digitalen Zähler oder Ausleser zugeführt werden.

Im Vorstehenden ist die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung allgemein erläutert worden. Genauere Einzelheiten finden sich in der nun folgenden Figurenbeschreibung, welche jedoch nicht alle Ausführungsformen der Erfindung aufnehmen kann, die in den Rahmen des Erfindungsgedankens fallen. Die Erfindung wird nun anhand der Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt eines linearen Meßsystems, in welchem eine Präzisionsleitschraube mit einer großen Steigung in Umlauf versetzbar ist mittels einer Kugelmutter, die an einem festen Abschnitt der Werkzeugmaschine getiagen wird,

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Fig. 2 eine explosionsartige schaubildliche Darstellung des Endes der in Fig. 13 gezeigten Leitschraube, wobei das Ende in einem Lager angeordnet ist und einen optischen Encoder trägt, um die Umlaufbewegung der Leitschraube zu messen,

Fig. 3 eine schaubildliche Explosionsansicht des Aufbaues des optischen Encoders, worin ein Lichtstrahl von einer Lichtquelle durch ein Linsensystem zu einer radialen Gitterschabe und einer Schlitzscheibe zu einem fotoelektrischen Aufnehmer geführt wird, welcher die Unterbrechungen des Lichtstrahles als elektrische Impulssignale zum Anzeigen des Betrages und der Richtung der Umlaufbewegung der Gitterscheibe überträgt,

Fig. 4 eine Draufsicht auf ein lineares Meßsystem entsprechend dem nach Fig. 1, jedoch mit einer Leitschraube, die in Tragstücken des Werkstückes angeordnet ist und in den Tragstücken, die an der Basis der Werkzeugmaschine befest xjb sind, mittels Kugellagern umlauf fähig getragen wird,

Fig. 5 einen Querschnitt durch eine andere Ausgestaltung eines Gehäuses für den Stellungsanzeiger, mit einem Tragstück, das an der Basis der Werkzeugmaschine befeäbigt ist, wobei ein Querglied des Tragstückes so angeordnet ist, daß es unabhängig zwischen zusammengezwungenen, einander

creqenüber angeordneten Gummistreifen bewegt werden kann, 4 0 9831/0440

Fig. 6 eine Ansicht eines Teiles, in welchem eine bevorzugte Ausbildung des Tragatückquergliedes wiedergegeben ist längs der Linie 17-17 nach Fig. 16, in Richtung der Pfeile gesehen und

Fig. 7 eine Seitenansicht, welche die Konturen des Quergliedes des Tragstückes zeigt längs der Linie 18-18 nach Fig. 17 und in Richtung der Pfeile.

In den Figuren 1 und 2 ist dne Ausgestaltung der Erfindung dargestellt. Bei dieser Anordnung sind an einem Arbeitsoder Werktisch 202 Tragstücke 200 und 201 vorgesehen, welche eine Präzisionsgewindegleitschraube 204 in einer genau parallelen und axialen Ausricltung gegenüber der Bewegungsrichtung des Arbeitstisches halten. Die Leitschraube 204 hat ein Gewinde mit beispielsweise vier Gängen auf 2,5 cm Schraubenlänge. Mehr oder weniger Gewindegänge pro 2,5 cm können gleichfalls zum Einsatz kommen, es müssen jedoch die Erfordernisse der Herstellung sowie der Abrieb der Leitschraube berücksichtigt werden. Es ist ferner zu bedenken, daß die Leitschraube von kurzer Länge, wie beispielsweise 47 cm sein kann. Eine solche Länge kann beispielsweise am Werktisch zum Einsatz gebracht werden, um die Ein- und Ausquerbewegung des Werktisches zu messen; die Längsbewegungen werden bevorzugt mit in der Stammanmeldungr (P 22 35 545.9) der vorliegenden Anmeldung beschriebenen Bandmeßvorrichtungen gemessen. Die Leitschraube 204

ist in Präzisionslagern 206 und 207 geführt. Λ 09 8 3 1 /04A0

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Der Durchmesser der Leitschraube 204 ist an einem Ende verringert zur Ausbildung einer sich fortsetzenden Welle 208, an welcher eine Gratscheibe befestigt ist, die aus Plastik oder Glas bestehen kann und mit bedruckten oder eingravierten radialen und in gleichbleibendem Abstand angeordneten Linien oder Schlitzen versehen ist. Die Scheibe kann auch aus Metall bestehen und geätzte oder durchgehende Schlitze aufweisen. Es können 500, 1000, 1250 oder mehr Linienpaarungen pro Umdrehung vorgesehen sein, welche die Betätigungsmittel für eine optische Impuls-Code-Ermittlung bilden. Die Betätigung der Vorrichtung wird mit Hilfe einer Lichtquelle 94 vorgenommen, deren Strahlen durch ein Rohr 95 auf eine Fotozelle 96 auftreffen. Die Gratscheibe 76 verursacht beim Umlaufen der Leitschraube 204 ein pulsierendes Lichtsignal, welches von der Fotozelle 96 gelesen wird. Die Impulse werden an einen-nicht dargestellten - digitalen Auslesezähler 100 abgegeben. Wie insbesondere Fig. 3 zeigt, sind am Ende des Rohres mit Graten oder Schlitzen versehene Mittel 101 vorgesehen und so gegenüber der Fotozelle 96 ausgerichtet, daß die Lichtimpulse, die von der Gratscheibe 76 kommen, um 90° verdreht werden. Zur Unterscheidung werden die Gratscheibe 76 als Unterbrecherscheibe und die feststehenden Gratmittel 101 als Blendenscheibe bezeichnet.

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Die gesamte Lichtmeßvorrichtung mit Lichtquelle 94, Rohr 95 und Fotozelle 96 ist an einem Tragstück 210 befestigt, und die Unterbrecherscheibe 76 kann sich frei durch den Schlitz in dem Rohr 95 bewegen. Auf der Leitschraube 204 ist eine Kugelgewindemutter angeordnet, die über ein Tragstück 217 mit dem Gestell einer Werkzeugmaschine 218 verbunden ist. Bälge 220 und 221 sorgen dafür, daß die Leitschraube 204 und das Innere der Vorrichtung sauber gehalten werden von Dämpfen und Staub, so daß die Leitschraube und die Genauigkeit des Zusammenspiels von Leitschraube 204 und Gewindemutter 215 nicht leiden.

Der Aufbau der Meßvorrichtung nach den Fig. 1 und 2 ist für kürzere Meßlängen von beispielsweise 47 cm gedacht. Bei größeren Leitschraubenlängen stößt die Genauigkeit

auf Schwierigkeiten, ebenso wie die Kosten stark ansteiverhältnismäßig

gen. Bei/kurzen Längen erweist sich die Leitschraube bei der Meßvorrichtung jedoch als günstig. Deshalb wird diese Meßvorrichtung bei bestehenden Ausdehnunsgrenzen mit Vorteil eingesetzt für die Ein- und Ausquerbewegungen des Werktisches. Während die Leitschraube 204 an Tragstücken 200 und 201 des beweglichen Abschnittes des Werktisches befestigt ist, wird die Gewindemutter 215 über ein Tragstück 217 fest mit einem Abschnitt 218 der Werkzeugmaschine verbunden. Wenn sich der Werktisch vor- und

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zurückbewegt, wie es die eingezeichneten Pfeile andeuten, dann bewegt sich die Leitschraube mit. Die Mutter 215 kann diesen Längsbewegungen der Leitschraube 204 nicht folgen und setzt deshsLb die Leitschraube in Umlauf. Mit dem Umlauf der Leitschraube dreht sich auch die Scheibe 76, und das Licht der Lichtquelle 94 wird in Impulse unterteilt, die von der Fotozelle 96 in elektrische Impulse umgewandelt werden. Diese Impulse werden dann von der digitalen Auslesevorriehtung 100 ausgezählt und ergeben die zu messende Entfernung.

Fig. 4 zeigt den Aufbau einer anderen Ausgestaltung der Erfindung. Eine Präzisionsgewinde-Leitschraube 240 ist bei dieser Ausführungsform an Endstücken 242 und 243 mit Hilfe von Schrauben und Stiften festgelegt. Diese Endstücke könen Teil eines Gehäuses 245 sein, welches an einem Werktisch 248 so befestigt ist, daß es sich mit dem Werktisch bewegt. An einem Gestell 252 der Werkzeugmaschine selbst ist ein Tragstück 250 befestigt, welches eine Gewindemutter 254, die eine Kugel- oder Präzisionsgewindemutter sein kann, mittels Kugellagern 256 und 257 drehbar lagert. Die Kugellager sind in Ausnehmungen des Tragstückes 250 angeordnet.

Die Mutter 254 ist mit dnem seitlich über das Tragstück überstehenden Teil versehen, welches die Unterbrecherscheibe

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259 trägt. Die Scheibe 259 ist mittels einer Mutter 260 an dem rechten Ende der Mutter 254 festgelegt. Die Unterbrecherscheibe weist wieder radial angeordnete Linien auf, welche einen Lichtstrahl auf die mit Bezug auf Fig.3 beschriebene Weise unterbrechen. An einem Arm 262 des Tragstückes 250 ist eine Lichtmeßvorrichtung 261 angeordnet, welche einen Lichtstrahl durch die sich drehende Unterbrecherscheibe 2 59 zu einer Fotozelle sendet, wobei der Lichtstrahl auf zuvor beschriebene Weise pulsierend unterbrochen wird. Das Gehäuse 24 5 mit Schraube und Mutter kann anstelle der Verwendung von Bälgen auch auf andere geeignete Weise abgeschlossen werden.

Zur Arbeitsweise der Vorrichtung nach Fig. 4 ist zu bemerken, daß die Leitschraube 240 und die Mutter 254 vorzugsweise bis zu einer Meßlänge von etwa 30 cm zum Einsatz kommen, wie es auch zu Fig. 1 gilt. Die Schraube 214 ist in diesem Fall jedoch nicht drehbar, während die Mutter 254 bei Längsbewegungen des Werktisches 248 von dem Gewinde der Schraube 240 mitgenommen umläuft. Die Lager 256 und 257 sind vorzugsweise ein wenig vorgespannt, um jegliche Längsbewegung der Mutter 254 zu verhüten, wenn sich der Werktisch 248 bewegt und die Schraube 240 vor und zurück gegenüber dem Gerüst vershiebt. Normalerweise wird eine Einhüllung für die Mutter 254 und die Lichtmeßanordnung 261 sowie die Scheibe 259 vorgesehen sein. Diese Bedeckung

ist aber zur Vereinfachung der Darstellung weggelassen. 409831 /OAAO

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In den Fig. 5, 6 und 7 sind abgewandelte Mittel für das Verschließen eines Gehäuses 264 dargestellt, in das sich ein in Längsrichtung relativ zu diesem bewegbares Tragstück 270 erstreckt. Hierzu ist ein langgestrecktes Gehäuse 264 an einem Werktisch 265 befestigt, welcher auf einer Führungsbahn an einem Gestell 266 einer Werkzeugmaschine entlang bewegbar ist. Kopfschrauben 274 legen einen Tragbügel 272 an einer Fläche des Gestells 266 fSt.Durch Ausnehmungen in dem Tragstück 27O greift ein Schraubenpaar 276 mit Spiel hindurch. Dieses Schraubenpaar legt das Tragstück 270 an dem Tragbügel in einer bestimmten Lage fest.

An der Unterseite des Gehäuses 264 ist ein Schlitz 28O vorgesehen, welchersich im wesentlichen längs des Gehäuses 264 erstreckt, und zwar wenigstens über die Länge, die erforderlich ist, um eine Ablesung des digitalen Stellungsanzeigers zu ermöglichen. Mit Hilfe von Schrauben sind an dem Gehäuse 264 aus Kunststoff oder Metall bestehende elastische Profilstücke 282 angeordnet, und zwar in einem vorbestimmten Abstand von dem Schlitz 28O. Diese Profilstücke nehmen aus Kunststoff oder Gummi bestehende Dichtungsstreifen 286 auf, welche aus ihrer Fonnungse&ene so herausgebogen sind, daß sie sich in einem Scheitel treffen. Wie Fig. 6 zeigt, stellen diese Dichtungsstreifen einen staubdichten Abschluß her, wobei ein stegförntiger Abschnitt, des Tragstückes 27O zwischen ihnen ausreichend Platz zum ¥er-

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schieben hat. Nach den Fig. 6 und 7 ist der Stegabschnitt des Tragstückes 27O zu seinen Enden hin abgeschrägt, so daß sich die Streifen 268 sanft an ihn anpassen können. Die abgeschrägten Abschnitte 27Oa und 27Ob sind als eben und im wesentlichen symmetrisch um die Längsebene des Tragstückes 27O verlaufend gezeigt. Ib Scheitelpunkt der Ebenen 27Oa und 27Ob mit den abgeschrägten Endabschnitten sind die Ecken derart leicht abgestumpft, daß sie beim Hindurchbewegen des Tragstückes 27O zwischen den Streifen 286 dieser weder schneiden noch anschrappen können. Die Streifen 286 bestehen in der Praxis aus flexiblem Vinyl, welches beim Hindurchziehen des Tragstückes 270 zwischen den unteren Ecken der Streifen 286 einen geringen Verschließ aufweist. Der abgeschrägte Abschnitt des Steges des Tragstückes 270 ist so weit wie möglich ausgeformt, um den Streifen das Einschließen gut zu ermöglichen, wenn sie aus ihrer geschlossenen Dichtungslage herausgeführt werden. An jedem Ende des Schlitzes und der Streifen 286 sind geeignete, nicht dargestellte Abdichtungen vorgesehen, um die Öffnung zwischen den Streifen 286 soweit vie möglich zu schließen.

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Die in den Fig. 5 bis 7 dargestellte Abdichtung ist einfacher anzubringen und zu benutzen als die Bälge nach der Fig. 1. Diese Dichtung, die zwar n±ht so vollständig abdichtet, wie Bälge, hat sich als vollständig ausreichend erwiesen und läßt sich sowohl bei einem Band als auch bei einer Leitschraube für einen linearen digitalen Stellungsanzeiger einsetzen, wobei der Herstellungsaufwand sowie die Wartung vereinfacht ist durch das Entfernen der Schrauben 284 vom Gehäuse 264. Wenn der abgeschrägte Abschnitt des Tragstückes 270 längs des Scheitels der Streifen 286 bewegt wird, dann werden diese lokal auseinandergezogen, wie dies aus Fig. 6 hervorgeht. Sobald da: abgeschrägte Abschnitt die elastisch vorgespannten Streifen verlassen hat, legen diese sich wieder dichtend gegeneinander.

Die verschiedenen, zuvor beschriebenen Vorrichtungen sehen die Anordnung einer schützenden Bedeckung vor. Diese Bedeckungen schließen die lineare Meßvorrichtung ein und beschützen deren verschiedene Bauteile vor Beschädigungen, wie das zufällige Herabfallen eines Werkzeuges, Werkstückes oder einer Spannklammer. Da bei den verschiedenen Werkzeugmaschinen bestimmte Anforderungen an die Bedeckung gestellt werden, sind diese in den Zeichnungen und in der Beschreibung teilweise weggelassen. Es sei jedoch bemerkt, daß die Bälge, die zum Zwecke einer Dämpfe fernhaltenden Dichtung

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eingesetzt werden, fortfallen können und in Verbindung mit der Schlitzdichtung einsetzbar sind. Es können unter Druck gesetzte Luft oder unter Druck gesetztes Gas zum Reinigen und zum Freihalten der Vorrichtung von Staub und Fett und Dämpfen eingesetzt werden.

Die in den Zeichnungen dargestellte Leitschraube hat eine große Steigung mit beispielsweise zwei, drei, vier oder fünf Gewindegängen pro 2,5 cm. Es ist jedoch notwendig, daß das Gewinde eine auaeichende Neigung oder Führung hat, um die Leitschraube bei den Bewegungen des Werktisches frei zu drehen.

Wie bereits zuvor erwähnt wurde, wird die lineare Meßvorrichtung an der Werkzeugmaschine für Längs" und Quermessungen des Arbeitstisches eingesetzt. Ebenso gut können zwei Systeme für die Werktischbewegung und ein anderes System für Messungen der Abwärtsbewegung (Koordinate 2) der Spindel eingesetzt werden. Die linearen Messungen der Bewegungen in der X-, Y- und Z-Koordinate können bei jeder der oben beschriebenen Vorrichtungen mit einer anderen Vorrichtung in gewünschter Weise kombiniert werden. Für jede lineare Bewegung wird ein Ausleser und kann ein Fehlerkompensationskreis eingesetzt werden.

Die oben beschriebenen Präzisionsanzeigevorrichtungen können außer für genaue Messungen von Werktischbewegungen auch bei

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Präzisionsmeßanwendungen eingesetzt werden. Beispielsweise kann die Einheit nach den Fig. 1 und 4 bei der Konstruktion eines Höhenanzeigers verwendet werden.
In der Art eines Höhenfeineinstellers, wozu auch die Erfindung geeignet ist, läßt sich eine exakte Höhenablesung vornehmen nach dem Befestigen an einem Präzisionsgerüst mit einer entsprechenden Säule. Falls gewünscht, kann dabei eine Leitschraube nach Fig. 1 in Umlauf versetzt werden, um ein Encodergehäuse 215 zu bewegen, wobei etie Unterbrecherscheibe 76 umläuft,
um die gewünschten Impulssignale gemäß der Bewegung
des Gehäuses zu bilden.

Die Leitschraube 204 nach Fig. 1 und die Leitschraube 240 nach Fig. 4 können als lineare Meßglieder angesehen werden, da sie sich relativ gegenüber der Präzisionsmutter bewegen und die Bewegung des Werktisches usw. genau messen. Die Unterbrecherscheibe und die Mittel zum Drehen der Scheibe sowie das Lesen der Umlaufbewegung mittels einer Fotozelle sind allgemein als die Encoderglieder der Stellenanzeigevorrichtung bezeichnet.

Ausdrücke wie links, rechts, oben, unten, Boden, Oberseite, Frontseite, Rückseite, innen, außen und dergl. sind auf die Ausfuhrungsform in Verbindung mit den Zeichnungen zu verstehen. Diese Ausdrücke sind über den Zweck in der Beschreibung hinaus zu verstehen und gehören nicht unbedingt zu der Position, in welcher der elektro-optische digitale Stellungsanzeiger konstruiert oder gebraucht wird.

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Der Schutzumfang der Erfindung soll sich nicht nur auf die dargestellten speziellen Ausführungsformen, sondern auf den allgemeinen Erfindungsgedanken erstreken.

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Claims

2264BhB Patentansprüche :

1. Vorrichtung zur Erfassung von Änderungen in der relativen Lage zweier linear zueinander bewegbarer Teile, insbesondere von Werkzeugmaschinen oder Präzisionsmeßinstrumenten, mit einer von einem der Teile getragenen Gewindeleitschraube, die mit dem Gewinde einer von dem anderen der Teile getragenen Mutter in Eingriff steht, um eine lineare Relativbewegung zwischen den Teilen in eine relative Winkelbewegung zwischen Leitschraubeund Mutter umzusetzen, dadurch gekennzeichnet, daß die relativen Winkelbewegungen mit Hilfe eines umlaufenden Wandlers (76, 96; 259, 261) erfaßt werden und daß ein von dem Wandler gesteuerter Zähler mit Zifferanzeige zur Anzeige der zugeordneten linearen Relativbewegung vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschraube (240) ein Präzisionsgewinde aufweist und in einem langgestreckten Gehäuse (245; 264) befestigt ist und eine Präzisionsmutter (254) führt, die in einem Tragstück (250; 270) mittels Lagern (256, 257) drehbar gelagert ist, und daß ein unlaufendes Teil (259) des Wandlers auf einem Abschnitt der Mutter so angeordnet ist, daß es sich mit der Mutter dreht während relativer linearer Bewegungen zwischen Schraube und Mutter.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das langgestreckte Gehäuse (245; 264) ein bewegliches Glied ist und die Mutter (254) gegen Axialbewegungen festgelegt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschraube (204) ein Präzisionsgewinde aufweist und mittels Lagern (206, 207) drehbar in einem langgestreckten Gehäuse (200, 201, 220, 221; 264) angeordnet ist und durch eine Präzisionsmutter (215) in Drehung versetzt wird, die an einem Tragstück (217; 270) fest angeordnet ist, und daß ein umlaufendes Teil (76) des Wandlers an einem Ende der Leitschraube so angeordnet ist, daß es mit dieser umläuft bei relativen linearen Bewegungen von Schraube und Mutter.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das langgestreckte Gehäuse (200, 201, 220, 221; 264) ein bewegliches und die Mutter (215) ein festliegendes Glied ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dß die Leitschraube (204, 240) eine große Gewindesteigung von nicht mehr als sechs Gewindegängen pro 2,5 cm aufweist.

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7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Wandler ein photoelektrischer Wandler (76, 96; 259, 261) vorgehen ist, der als umlaufendes Teil eine Unterbrecherscheibe (76; 259) aufweist, und daß Linien auf der Unterbrecherscheibe dazu dienen, einen Lichtstrahl zu unterbrechen, der durch die Unterbrecherscheibe auf eine Fotozelle (9 6) fällt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer Lichtquelle (9 4) und der Fotozelle (96) eine Blendenscheibe (101) angeordnet ist, welche Lichtimpulse, die beim Umlauf der Unterbrecherscheibe (76; 259) entstehen, in der Phase um 90° dreht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (94), die Blendenscheibe (101) und die Fotozelle (96) in einem lichtdichten Gehäuse (95) angeordnet sind, welches einen Schlitz aufweist, durch welchen die Unterbrecherscheibe (76; 259) bis in den Lichtstrahl hineinreicht, und daß das Gehäuse eine Ausrichtung der Achse des Lichtstrahles gegenüber der optischen Achse der Fotozelle ermöglicht.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrecherscheibe (76; 259) wenigstens 500 radiale Linienpaare aufweist und im wesentlichen aus transparentem Material besteht mit Ausnahme der aufgetragenen Linien. 409831/0440 -22-

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4-10, dadurch gekennzeichnet, daß das langgestreckte Gehäuse (200, 201, 220, 221) zwei Bälge (220, 221) aufweist, die sich von Befestigungsstellen an dem Tragstück (217) zu Betätigungsstellen an den Enden des längsgestr-reckten Gehäuses erstrecken.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2-10, dadurch gekennzeichnet, daß das langgestreckte Gehäuse (264) einen Schlitz (280) längs wenigstens eines bestimmten Abschnittes seiner Länge aufweist, durch den sich das Tragstück (270) von der Außenseite des langgestreckten Gehäuses in dessen Inneres erstreckt, und daß ein Paar entlang des Schlitzes am Gehäuse befestigter elastischer Dichtungsstreifen (286) vorgesehen sind, wobei die Dichtungsstreifen so abgebogen sind daß ihre miteinander in Anlage befindlichen Kanten einen Scheitel bilden, der nur durch das Tragstück und nur dort, wo sich das Tragstück durch den Scheitel erstreckt aufgebogen wird.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsstreifen (286) aus Kunststoff bestehen und daß das Tragstück (270) einen Schaftabschnitt mit keilförmig verjüngten Kantenabschnitten (27Oa, 27Ob) aufweist, die sicherstellen, daß die Dichtungsstreifen sanft voneinander weggebogen werden und nach dem Passieren des Tragstückes sanft geführt wieder in ihre dichtende Lage zurückkehren können. 409831/(KAG