DE2631233A1

DE2631233A1 - Gekapselte laengenmesseinrichtung

Info

Publication number: DE2631233A1
Application number: DE19762631233
Authority: DE
Inventors: Gerold Dipl Ing Fritzsche; Christian Preusche
Original assignee: Feinmess Dresden GmbH
Current assignee: Steinmeyer Mechatronik GmbH
Priority date: 1976-07-12
Filing date: 1976-07-12
Publication date: 1978-04-27

Description

Gekapselte Längenmeßeinrichtung
Die Erfindung betrifft eine gekapselte Längenmeßeinrichtung, bei der ein vom Meßobjekt betätigtes Abtastelement parallel zu einem Justierbar angeordneten Maßstab zum Messen der Verschiebung zwischen Abtastelement und Maßstab geführt wird.
Bei Längenmeßeinrichtungen mit hoher Auf lösung, insbesondere bei Meßeinrichtungen mit elektronischem bzw. magnetischem Abtastprinzip und Interpolation, ist der Abstand zwischen Abtastelement und Maßstab bei der Verschiebung bis auf Fehler in der Größenordnung der Auflösung konstant zu halten. Außerdem werden solche Meßeinrichtungen zur Vermeidung von Störungen durch Verschmutzung staub- und spritzwasaerdicht gekapeelt.
Bei den bekannten Meßeinrichtungen existiert Jeweils ein stabiler Grundkörper, der als Maßstabträger und/oder als Fiihrung des Abtastelementes dient. Die notwendige Parallelität zwischen Maßstab und FUhrungsbahn wird dabei durch entsprechend genau geschliffene Ftihrungen erreicht, oder sie wird durch Abstandhalter, die am Maßstab gleiten, gesichert. Zum Schutz vor Verschmutzungen wird bei den bekannten Meßeinrichtungen eine Kapselung oder Abdeckung am Grundkörper befestigt, die das Durchgreifen eines Mitnehmers zur Betätigung des Abtastelementes ermöglicht.
Dem konstruktiven Aufbau der bekannten Anordnungen stehen Jedoch häufig fertigungstechnisohe Probleme bei der Herstellung der Präsisions-ParallolWhrungen, besonders an Innenseiten von Profilgrundkörpern, entgegen. Bei Anordnungen mit Abstandhaltern sind zusätzliche konstruktive Maßnahmen notwendig, vor allem, um Fehler durch Kräfte und Querbewegungen, die bei der Betätigung des Abtastelementes eingeleitet werden, zu vermeiden.
Die Kapselung bildet bei bekannten Meßeinrichtungen ein getrenntes Bauelement, und die Abdeckelemente an der Mitnehmerdurchführung arbeiten nicht reibungs- und verschleißfrei Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßeinrichtung zu schaffen, bei der eine Parallelitätsabweichung zwischen Fürungsbahn des Abtastelementes und Maßstab mit Verstellelementen eliminiert werden kann, bei welcher der Grundkörper gleichzeitig Führungsträger und Kapselung zum Schutz vor Verschmutzung und Beschädigung ist und bei der die Abdeckung der Mitnehmerdurchführung reibungsarm arbeitet.
Erfindungsgemäß besteht die Meßeinrichtung aus einem Hohlprofilkörper, einem im Hohlprofilkörper Justierbar befestigten Maßstabträger mit Maßstab und einem am Hohlprofilkörper geführten Abtastelement. Mit den Stirnflächendeckeln bildet der Hohlprofilkörper die Kapselung der Meßeinrichtung zum Schutz vor Verschmutzung und Beschädigung. Der Maßstab ist an mehreren Stellen mit verstellbaren Verbindungselementen so am Rohr befestigt, daß er senkrecht zur Meßrichtung verstellt und damit parallel zur Führungsbahn des Abtastelementes Justiert werden kann. Dadurch brauchen keine hohen Genauigkeitsanforderungen an die Lage der Führungsbahn gestellt zu werden. Der Maßstab, bzw. Maßstabträger, ist im Rohr in Meßrichtung durch zwei verstellbare Anschläge an den Enden fixiert, von denen der eine zum Ausgleich von Spannungen elastisch ist. Der Hohlprof körper ist zweckmäßig ein Rohr, das nur zum Zwecke des Mitnehmerdurchgriffes einen Längsschlitz und eine darüber angeordnet Schlitzabdeckung hat. Der Führungsschlitten kann außen am Rohr neben dem Längs schlitz und unter der Schlitzabdeckung oder auch im Rohr an längs eingeschliffenen Führungen geführt werden0 Bei Anwendung der Führung im Rohr und Betätigung des Abtastelementes mittels Schubstange statt Mitnehmers ist das Rohr nicht geschlitzt und eine Abdichtung muß nur an der Schubstangendurchführung vorhanden sein.
Die Schlitzabdeckung zum Schutz der Meßeinriohtung vor Verschmutzung bildet ein gespanntes biegeelastisches Abdeckband, das in einer Vertiefung an den Rändern des Längsschlitzes liegt und von einem an Mitnehmer und Führungsschlitten befestigten Gleitstück nur im Bereich des Mitnehmers aus der Vertiefung gehoben wird. Zwischen dem ausgehobenen Abdeckband und dem Schlitzrand hindurohgreifend ist eine Betätigung des Abtastelementes möglich. Das Leitstück ist so gestaltet, daß es das Abdeckband vor und hinter dem Mitnehmer in die Vertiefung drückt und im Bereich des ausgehobenen Bandes den Längsschlitz abdeckt Zur Verminderung von Reibung und Verschleiß läuft das Band im Leitstück ueber Rollen bzw. Walzen.
Eine weitere zweckmäßige Anordnung zur Schlitzabdeckung besteht aus einem System von radial geschlitzten Kreisscheiben. Die Kreissoheiben sind in zwei Reihen versetzt übereinander angeordnet und neben dem Längsschlitz drehbar gelagert. Ein durch den Längsschlitz greifender zylindricher Mitnehmer greift während der Meßbewegung in einen Kreisscheibenschlitz ein, verdreht die Scheibe und wenn er wieder aus dem Schlitz herauswandert, greift er in den Schlitz der nächsten Scheibe ein. Um unbeabsichtigtes Verdrehen der Kreisscheiben zu verhindern, werden sie von Federelementen gehemmt. Diese Schlitzabdeckung arbeitet versohleißarm und besteht beispielsweise aus metallischen Teilen.
Damit wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst, einen Maßstab justierbar in einen Hohiprofilkörper, der die schützende Kapselung und die Führung für den Führungsschlit ten des Abtastelementes bildet, anzuordnen und dabei die Betätigung des Abtastelementes staub- und spritzwassergeschützt zu ermöglichen.
Die Erfindung wird nachfolgend an einem in der Zeichnung dargestellten Beispiel erläutert: In der Zeichnung zeigen: Fig. 1: Querschnitt durch die Meßeinrichtung mit Führung außen am Rohr neben dem Schlitz und Abdeckband als Schlitz abdeckung.
Fig. 2t Anordnung von Maßstab und Maßstabträger, Fig. 3t Längsschnitt durch das Gleitstück bei der Schlitzab deckung mit Abdeckband, (Schnitt III - III in Fig. 4) Fig. 4t Querschnitt durch das Gleitstück bei der Schlitzabdeckung mit Abdeckband, (schnitt II - II in Fig. 3) Fig. 5: Querschnitt durch die Schlitzabdeckung mit Abdeekband, (Schnitt I - I in Fig. 3) Fig. 6.: Beispiel einer Schlitzabdeckung mit einem System von geschlitzten Kreiescheiben.
Das Grundelement der Längenmeßeinrichtung bildet der Hohlprofilkörper 2. Der Hohlprofilkörper 2 ist ein dickwandiges Stahlrohr, das mit einem Längsschlitz 12 versehen ist. Die Führungsbahnen 5 sind direkt in den Hohlprofilkörper 2 eingearbeitet.
Innerhalb des Hohlprofilkörpers 2 befindet sich der am Maßstabträger 1 befestigte 1Maßstab 13. Der Maßstabträger 1 liegt an einem Ende mit der Stirnseite am verstellbaren Anschlag 17 an. Mit der gegenüberliegenden Stirnseite liegt der Maßstab träger 1 am elastischen Anschlag 16 an. Die Lage des Maßstabes 13 parallel zur Meßrichtung wird mit den verstellbaren Verbindungselementen 14 eingestellt. Die verstellbaren Verbindungeelemente 14 bestehen aus Stützfedern und Distanzschrauben mit kugeligen Anlageflächen an Schraubenkopf und verdrehgesicher ter Mutter.
Der Führungsschlitten 11, der mit Rugelumlaufelementen auf der Führungsbahn 5 außen am Hohlprofilkö.rper 2 geführt wird, trägt das Abtastelement 3 im Inneren des Hohlprofilkörpers 2 an einer durch den Längsschlitz 12 ragenden Halterung Mit den federnden Rollen 6, die gegen das Abdeckteil 4 gedrückt werden, wird die Auflage des Führungsschlittens 11 auf den Führungsbahnen 5 gesichert. Das Abdeckteil 4 ist am Hohlprofilkörper 2 befestigt und hat einen Längsschlitz 10, der über dem Längssohlitz 12 des Hohlprofilkörpers angeordnet ist0 Durch den Längssohlitz 10 ragt das mit dem Führungssohlitten 11 verbundene Leitstüek 8, an dem außerhalb der Meßeinrichtung der Mitnehmer 9 befestigt ist.
Der Längsschlitz 10 ist mit der in den Figuren.3 bis 5 dargestellten Schlitzabdeckung versehen. An den Rändern des Längesschlitzes 10 befinden sich die Vertiefungen 19. Ein rechteckiges, biegeelastisches Abdeckband 7 liegt mit seinen Rändern in den Vertieiungen 19 und ist in Längsrichtung gespannt. Das Leitstllck 8 bildet die mechanische Verbindung von Mitnehmer 9 und Führungsschlitten 11, indem das Abdeckband 7 umfaßt und aus der Vertiefung 19 heraushebt. Dabei wird das Abdeckband 7 im Leitstllok 8 durch einen von beiden Seiten keilförmig ansteigenden Kanal über Rollen 18 geführt. Der keilförmige Teil des Leitstückes 8 unter dem Abdeckband 7 verschließt dabei den Schlitz 10 im Bereich des ausgehobenen Abdeckbandes 7.
Ein weiteres Beispiel zur Abdeckung des Längsschlitzes 10 zeigt Fig. 6. Diese Schlitzabdeckung kann angewendet werden, wenn der Führungsschlitten 11 mit Abtastelement 3 von einem zylindrischen Mitnehmer 9 betätigt wird. Die Oberseite des geschlitzten Abdeckteiles 4 besteht aus einem Grundbiech und einem- Deckblech. In Grund- und Deckblech ist Je eine Reihe dünner Kreisscheiben 20 veraenkt und drehbar im Abstand des halben Krei«-scheibenradius neben dem Längsschlitz 10 gelagert. Die beiden Reihen von Kreisscheiben 20 sind in Längsrichtung um den halben Kreisscheibenabstand versetzt angeordnet. Die Kreisscheiben 20 sind Jeweils mit einem radialen Schlitz 21 versehen, der die gleiche Breite wie der Längsschlitz 10 hat. Der Mitnehmer 9 greift bei der Meßbewegung jeweils in einen Kreisscheibenschlitz 21 ein, verdreht dabei die Kreis scheibe 20 aus einer Ruhelage in die andere und greift dabei vor Erreichen der zweiten Ruhelage der eisscheibe 20 in den Kreisscheibensohlitz 21' der nächsten Kreisscheibe 20t ein. Von Federelementen 22 werden die nicht im Eingriff befindlichen Kreisscheiben 20 in einer der von der Mitnehmerstellung bestimmten Ruhelage gehalten, bei der sich die Öffnung des jeweiligen Kreisscheibenschlitzes 21 im Längsschlitz 10 befindet und zum Mitnehmer 9 hin zeigt.
Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen 1 Maßstabträger 2 Hohlprofilkörper 3 Abtastelement 4 Abdeckteil 5 Führungsbahn 6 federnde Rollen 7 biegeelastisches Abdeckband 8 Leitstück 9 Mitnehmer 10 Längsschlitz am Abdeckteil 11 Führungsschlitten 12 Längsschlitz im Hohlprofilkörper 13 Maßstab 14 verstellbare Verbindungselemente 15 Stirnflächendeckel 16 elastischer Anschlag 17 verstellbarer Anschlag 18 Rollen 19 Vertiefung am Rand des Längsschlitzes 20 Kreisscheiben 21 radialer Kreisscheibenschlitz 22 Federelement

Claims

Patentansprüche: 1. Gekapselte Längenmeßeinrichtung, bei der ein optisches, optisch-elektronisches, elektronisches oder magnetisches Abtastelement parallel zu einem mit Teilungsmerkmalen versehnen Maßstab zum Messen der Verschiebung des Abtastelementes gegenüber dem Maßstab in Richtung der Maßstabteilung geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus einem Stück bestehender oder zusammengesetzter Rohiprofilkörper (2), der den Maßstab (13) einschließlich Maßstabträger (1) und das Abtastelement (3) umgibt, gleiahermaßen als Träger fUr die Führungsbahn (5) des Abtastelementes (3) und in Verbindung mit geeigneten Stirnflächendeckeln (15) als Kapselung der Längenmeßeinrichtung ausgebildet ist, und daß innerhalb des Hohlprofilkörpers (2) der Maßstab (13) selbsttragend oder an einem Maßstabträger (1) mit mehreren senkrecht zur Meßrichtung verstellbaren Verbindungselementen (14) befestigt ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage des Maßstabes (13) in Meßrichtung im Hohlprofilkörper (2) zwischen einem verstellbaren Ansehlag (17) und einem elastischen Anschlag (1-6) fixiert ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlprofilkörper (2) als Rohr ausgebildet ist, welches zum Durchgreifen eines Mitnehmers (9)-oder eines Elementes des Führungsschlittens (11) einen Längsschlitz (12) aufweist.
4. Anordnung nach den Ansprllchen 1 und 3, dadurch gekennzeich net, daß sich die FUhrungsbahnen (5) fUr den mit Kugelumlaufelementen wälzgeführten Führungsschlitten (11)'außen am Hohlprofilkörper (2) befinden.
5. Anordnung nach den Ansprüchen 1, 3 und 4, dadurch gekonnzeichnet, daß sich über dem Längsschlitz (12) im Hohlprofilkörper (2) und den FUhrungsbahnen (5) ein ebenfalls längste geschlitztes Abdeckteil (4) befindet, gegen das sioh der Führungsschlitten (11) mit federnden Rollen (6) abstUtzt und das an seinem Längsschlitz (10) eine Schlitzabdeckung zum Staub- und Spritzwasserschutz der Meßeinriohtung trägt.
6. Anordnung nach Anspruch 1 mit Betätigung des Abtastelementes über eine Schubstange, dadurch gekennzeichnet, daß sich die FUhrungsbahnen des Abtastelementes innerhalb den geschlossenen Hohlprofilkörpers befinden.
7. Anordnung nach den Ansprüchen 1, 3, -4 und 5 mit Ankopplung des Abtastelementes an das die Meßbewegung ausfUhrende Meßobjekt über einen durch den Längsschlitz im Abdeckteil bzw.

Hohlprofilkörper greifenden Mitnehmer, dadurch gekennzeichnet, daß ein in Längsrichtung gespanntes biegeelastisches Abdeckband (7), das in einer Vertiefung (19) an den Rändern des Längssohlitzes (10) liegt, den Längsschlitz (10) abdeckt und ein an Mitnehmer (9) und Führungsschlitten angeordneten Leitstück (8) mit Rollen (18) das Abdeckband (7) nur im Bereich des Mitnehmers (9) aus der Vertiefung (19) hebt, so daß eine zwischen Abdeckband (7) und Rand des Längsschlitzes (10) hindurchgreifende Betätigung des Abtastelementes (3) in Meßriohtung möglich ist, das Abdeckband (7) vor und hinter dem Mitnehmer (9) wieder in die Vertiefung (19) drückt und daß der Längsschlitz (10) im Bereich des ausgehobenen Abdeckbandes (7) vom Leitstück (8) abgedeekt ist.
8. Anordnung nach don Ansprüchen 1, 3, 4 und 5 init Ankopplung des Abtastelementes an das die Meßbewegung ausführende Meßobjekt über einen durch den Längssehlitz in Abdeekteil bzw. Hohlproe filkörper greifenden Mitnehier, dadurch gekennzeichnet, daß der Längsschlitz (10) von in zwei Reihen versetzt Ubereinander angeordneten, mit Je einem radialen Schlitz (21) versehenden Kreisscheiben (20), neben dem Längsschlitz (10) drehbar gelagert und gegen unbeabsichtigte Verdrehung mit Federelementen (22) gesichert sind, abgedeckt ist und daß der durch den Längsschlitz (10) greifende zylindrische Mitnehmer (9) bei seiner Bewegung in Mearichtung Jeweils in einen Kreisscheibenschlitz (21) eingreift und die Kreisscheibe (20) verdreht, bis er aus dem Kreiescheibensohlitz (21) herauswandert und dabei durch Eingriff in den nächsten Kreisscheibenschlitz (21') Je eine Kreissoheibe (20') dreht.