DE2715843C2 - Meßumformer zum präzisen Messen linearer Positionen - Google Patents

Description

wird, beispielsweise an dem Support 28 einer Werkzeugmaschine oder am Meßfühler eines Längenfühlers.

Mit den beiden Armen 24 und 2S (F i g. 2) des Läufers 24 ist mitteis einstellbarer Schrauben 29 eine rechteckige Platte 3t, an deren Grundfläche eine zweite elektrische Windung 32 angebracht ist, weiche ebenfalls in Fotogravurtechnik gedruckt sind. Für die Präzision der durch den Signalwandler ausgeführten Messungen muß die elektrische Windung 32 exakt parallel zu der Windung 11 und in einem vorbestimmten Abstand dazu angeordnet sein. Darüber hinaus muß der Läufer 12 sich in bezug auf die Skala in einer solchen Weise bewegen, daß die Parallelität und die Entfernung unverändert bleiben.

Der Signalwandler ist an seiner Unterseite durch eine Basis 33 aus einer leichten Legierung verschlossen, welche mit den beiden Blöcken 13 und 14 verbunden und an dem Tisch 21 in üblicher Weise befestigt ist Die Basis 33 trägt eine darin integrierte Platte 34 (F i g. 3), mit einem Abstand 36, in dem eine flexible Ummantelung 37 (in Fig. 1) untergebracht ist. Diese Ummantelung ist an einem Ende mit dem Block 13 der Skala 10 und an ihrem anderen Ende mit dem Arm 24 des Läufers 22 verbunden. In der Ummantelung verlaufen die elektrischen Zuleitungen der Skala 10 des Meßwandlers, welche das in der Zeichnung linksseitige Ende der Windung 11 mit einem Verstärker 35 verbinden, der auf dem Läufer 22 angeordnet ist Der Verstärker 35 ist an einem Stromanschluß 38 (Fig. 1) angeschlossen, der seinerseits durch eine öffnung 39 in dem Seitenteil 23 mit den Versorgungskabeln 40 für die Skala 10 und den Verstärker 35 (F i g. 2) verbunden ist

Der Meßwandler 10 enthält darüber hinaus eine Abdeckung 41 (F i g. 3), ebenfalls aus einer leichten Legierung bestehend, weiche an einem nach oben ragenden Hinterteil 42 der Basis 33 befestigt ist An der Vorderseite weist die Abdeckung 4i einen überhängenden Winkelteil auf, an dem ein Streifen 44 aus elastischem Material befestigt ist Dieser erstreckt sich über das Seitenteil 23 des Läufers 22 und dient zum Schutz der Windung 11 der Skala 10 und der Windung 32 des Läufers 22 vor Staub oder anderen äußeren Einflüssen.

Der Streifen 44 besteht aus einem Metallkern 46, der auf seinen beiden Flächen mit einem nachgiebigen Material, wie beispielsweise einer Gummiummantelung 47 von U-förmigem Querschnitt, bedeckt ist Die Ummantelung 47 kann auch C-förmig ausgestaltet sein, um die Einführung des Kernes 46 in die Ummantelung zu erleichtern. Darüber hinaus kann der Kern 46> eine in den Streifen 44 eingebettete Einlage bilden, wobei das Einlegen bei der Vulkanisation der die Ummantelung 47 bildenden Gummimischung erfolgt so daß die Struktur des Streifens 44 eine integriertere Form annimmt.

Der Kern 46 ist seinerseits im Bereich seiner Unterkante (F i g. 1) kammförmig geschnitten, um die Biegung des Streifens 44 nach außen beim Passieren des Läufers 22 zu erleichtern, ohne daß sich ein breiter Zwischenraum zwischen den Kanten des Läufers 22 und der Vorderkante der Basis 33 ergibt.

Um das flexible Band 12 in der Nachbarschaft des Läufers 22 zu führen, ist eine zweite Platte 49 (F i g, 3) mittels Schrauben 48 an der Platte 31 befestigt. Eine Stufe 51 der Platte 49 begrenzt den vorderen Teil der Platte 31 und hält die Platte 49 in einem Abstand von der Platte 31. Das flexible Band 12 erstreckt sich zwischen den beiden Platten 51 und 49 in Kontakt mit der Platte 49, so daß im Bereich des Läufers 22 das Band entlang der gesamten im Augenblick aktiven Länge geführt

wird.

Der Läufer 22 enthält darüber hinaus Andruckmittel, um das Band 12 in engem Kontakt mit der Platte 49 in;d damit in einem exakt gleichbleibenden Abstand von der Windung 32 zu halten. Diese Andruckmittel bestehen aus einer elastischen oder Feder-Platte 52, welche geeignet geschlitzt und gebogen isi und sich starr mit der Platte 49 bewegt Im einzelnen paßt die Platte 52 (Fig.4) unter die Platte 49 und ist an ihren beiden Enden mit einem Paar von Schlitzen versehen, welche ein Paar von in C-Form gebogenen Ansätze 53 definieren. Die Enden dieser gebogenen Ansätze formen Lippen, welche an den Oberseiten der Wandkanten entlang gleiten und das Band gegen die Platte 49 niederhalten. Die Platte 49 wird durch ein Paar Ansätze 55 begrenzt deren Abstand demjenigen der Platte 49 entspricht, und die dazu dienen, die Platte 52 auf dem Läufer 22 festzuhalten, wenn dieser sich über der Skala 10 bewegt
Die Platte 52 enthält weiterhin zwei Blattfedern, welehe aus zvei gebogenen Ansätzen 54 der Platte 52 selbst gebildet werden, gegen die LV ;erseite der Platte 49 drücken und auf diese Weise das Band Ί2 zu einem engen Kontakt mit der Platte 49 zwingen, so daß das Band 12 in einem genau konstanten Abstand von der Platte 31 gehalten ist Schließlich ist die Platte 52 mit zwei in i^ngsrichtung gebogenen Flanschen 56 versehen, die ebenfalls elastisch sind und Transversalschwingungen der Platte 52 in bezug auf die Platte 49 verhindern.

μ Es ist damit ersichtlich, daß die Platte 52 das Band 12 durch die Kraft, die durch die gebogenen Ansätze 54 hervorgerufen ist, gegen die Platte 49 drückt, so daß das Band die notwendige longitudinal Gleitbewegung in bezug auf den Läufer bei konstanter Belastung ausführen kann. In dem Band 12 wird ein Spannungszuwachs durch den Druck der Ansätze 54 erzeugt, der in der Größenordnung einiger Zehnte! Gramm liegt und Meßfehler erzeugt, die im Hinblick auf die erforderliche Genauigkeit zu vernachlässigen sind.

Es soll darauf hingewiesen werden, daß die Platte 52 auf der Platte 49 sich um einen kleinen Winkel verdrehen kann, ohne die Freiheit des Gleitens des Läufers 22 zu beeinträchtigen, so daß die Montage der Platte 52 ohne besondere Aufmerksamkeit hinsichtlici? der Parallelität oder anderer Genauigkeitsüberprüfungen erfolgen kann. Tatsächlich stellt sich die Platte 52 mitteis der Ansätze 53 und 54 automatisch auf die Platte 49 und ihre Bewegung in Hinblick auf das Band 12 ein. Diese automatische Adaption wird außerdem hervorgerufen durch

so unvermeidliche Ungenauigkeiten der Führung des Läufers 22 in bezug auf die Skala 10 und die Ebene des Bandes 12, so daß das Band 12 keinen durch diese Ungenauigkeiten hervorgerufenen Biegungen unterworfen is». Darüber hinaus braucht sich das Band 12, das, auch wenn es genau gespannt ist, die Form einer Pseudo-Kettenlinie annimmt, beim Passieren des Läufeis 22 wegen der transversalen Anpassung der Platte 52 nicht scharfkantig zu verbiegen.
Zur Befestigung des Bandes 12 auf den Blöcken 13 und 14 ist es notwendig, das Band geeignet zu spannen. Zu diesem Zweck weist jeder der Blöcke 13 und 14 ein Gewindeloch 57 (Fig.2) auf, welches normalerweise durch einen Stopfen 58 verschlossen ist. Durch Entfernen des Stopfens 58 aus dem Loch 57 des jeweiligen Blockes 13 bzw. 14 kann eine Band-Spannvorrichtung angesetzt werden, welche allgemein in F i g. 5 mit dem Bezugszeichen 59 versehen ist. Die Spannvorrichtung enthält ein hohles Tragteil 61, welches mit einer Skala 60

zur Anzeige der Spannung des Bandes 12 in Kilogramm versehen ist Ein Metallrohr 62 mit einem Schlitz 63 an einen» Ende, an den ein intern am Tragteil 61 befestigter Stift eingreift, gleitet in diesem Tragteil. Das Rohr 62 hat einen Gewindeteil 66 an seinem dem Schlitz 63 gegen- s überliegenden Ende. In den Gewindeteil 66 greift ein Gewindeknopf 67 ein, an dessen Innenseite ein Druck-Kugellager 68 angeordnet ist. Eine Druckfeder 69 befindet sich zwischen dem Trägerteil 61 und dem Lager 68.

Eine Stange 71 mit einem Gewindeende 72, das mit to einem zweiten Knopf 73 mit Innengewinde zusammenwirkt, kann auf dem Rohr 62 gleiten. Das andere Ende der Stange 71 endet in einem Block 74 mit einem Stift 76, der in ein Loch 77 (F i g. 1) eingreifen kann, welches an jedem Ende des Bandes 12 vorgesehen ist. ι s

Uni das Band 12 zu montieren, wird die Abdeckung 41 entfernt und eines der Bandenden, beispielsweise das in F i g. 1 linke, wird zunächst dadurch befestigt, daß die Platte 16 mittels der Schrauben fest angezogen wird. Anschließend wird die Platte 17 am anderen Ende des Bandes 12 angebracht und die Schrauben 18 ausreichend fest angezogen um das Band 12 zu halten, aber nicht so fest wie es erforderlich wäre, um ein Verschieben des Bandes zu verhindern.

Der Knopf 67 der Vorrichtung 59 (F i g. 5) wird zuerst hineiiigeschraubt, um die Feder 69 mit einer Vorlast zu versehen, welche geringfügig kleiner ist als diejenige welche das Band haben soll. Diese Kraft wird an der Kante des Knopfes 67 auf der Skala 60 des Tragteils 61 angezeigt Der Stopfen 58 (Fig. 1) wird jetzt aus dem Loch 57 des Blockes 14 entfernt und die vorgespannte Vorrichtung 59 (F ί g. 5) in dem Loch angebracht, wobei die Vorrichtung 61 sich an der Oberfläche des Blockes 14 abstützt. Diese wird nun so gedreht, daß der Stift 76 in da» Loch 77 des Bandes 12 eingreift, und der Knopf 73 wird hineingeschraubt bis er an den Knopf 67 anschlägt

Durch ein weiteres Hineinschfäüben des Knopfes 73 wird jetzt das Rohr 62 zusammen mit dem Knopf 67 bewegt, so daß der Schlitz 63 von dem Stift 64 freikommt und die Kraft der Feder 69 sich im Gleichge- wicht: befindet mit der Spannung des Bandes 12. Das Hineinschrauben des Knopfes 73 wird nun fortgesetzt bis die Kante des Knopfes 67 genau die Einstellung der Skala 60 erreicht welche der gewünschten Spannung des Bandes 12 entspricht.

Das zweite Ende des Bandes 12 wird jetzt durch das vollständige Anziehen der Platte 17 mittels der Schrauben 18 festgelegt Die Vorrichtung 59 kann anschließend aus dem Loch 57 entfernt werden, nachdem der Knopf 67 zurückgeschraubt worden ist, um den Stift 64 wieder so in Kontakt mit dem Schlitz 63 zu bringen, und die Stange 71 durch Schrauben des Knopfes 73 leicht gelockert wurde. Der Stopfen 58 wird daraufhin wieder in das Loch 57 gesetzt und die Abdeckung 41 über der Skala 10 angebracht

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (5)

1 2 verläuft und die in der Windung des Läufers induzierten Patentansprache: Signale gestört sind und Anlaß zu Meßfehlern geben können.

1. Meßumformer zum präzisen Messen linearer Ferner ist aus der CH-PS 3 98 098 eine Vorrichtung Positionen, enthaltend 5 zur Bestimmung der Relativlage zweier Teile bekanntgeworden, bei der die Skala durch einen Träger aus Glas

a) eine Skala (10), die wenigstens eine erste elek- gebildet wird und der Läufer eine mit Indices versehene, trische Windung (11) trägt, und transparente Platte trägt die am Rahmen befestigt ist,

b) einen Läufer (22), der in bezug auf die Skala der seinerseits gegen die Skala durch ein Paar Btattfebeweglich ist und eine zweite elektrische Win- io dem und ein Paar Druckfedern gedruckt wird. Diese dung (32) aufweist in der durch die erste Win- Andruckmitte! sind für einen Wandler ungeeignet bei dung Induktionsströme erzeugbar sind, und dem die Skala aus einem aus Federstahl hergestellten

c) die Skala aus einem flexiblen, an seinen Enden und flexiblen Band besieht.

befestigten, gespannten Band besteht und der Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu-

Läufer Führungsmittel für das Band aufweist, 15 gründe, einen Meßumformer anzugeben, bei dem die

Skala in Form eines Bandes in bezug auf den Läufer in dadurchgekennzeichnet, daß einer genau parallelen Lage und in einer vorbestimmten

Entfernung gehalten wird.

d) die Führungsmittel eine Platte (49) aufweisen, Diese Aufgabe wird bei einem Meßumformer der eindiefestimü dem Läufer (22) parallel zu der zwei- 20 gangs erwähnten Art erfindungsgemäß mit den im ten Windung (32) beweglich ist in der Weise, Kennzeichen des Haupianspruchs angegebenen Mitteln daß sie die zweite Windung vollständig bedeckt gelöst Auf diese Weise ist es möglich, daß der Schieber

e) Andruckmittel vorgesehen sind, um das Band während des Verschiebens stets genau parallel zum (12) in engem Kontakt mit der Platte (49) zu Skalenband gehalten wird, wodurch die gleiche Meßgehalten, und diese Andruckmittel jeweils am En- 25 nauigkeit erzielt wird, als wenn man eine starre Skala de der Platte angeordnete Führungselemente hätte. Es handelt sich also um eine sehr einfache Fühsowie wenigstens ein Blattfederetement zum rung eines flexiblen Skalenbandes mit einer zugeordne-Erzeugen des Andrucks aufweisen. ten Blattfeder, die es ermöglicht das Band in enger Berührung mit der Platte zu halten.

2. Meßumformer nach Anspruch 1, dadurch ge- 30 Weiterbildungen d?r Erfindung sind in den Unterankennzeichnet **aS die Führungselemente jeweils aus Sprüchen angegeben.

einem Paar von Ansätzen (53) riner Platte (56) aus Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der elastischem Materia! bestehen, welche in C-Form Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des Ergebogen sind. findungsgegenstandes näher erläutert Es zeigt

3. Meßumformer nach Anspruch 2, dadurch ge- 35 F i g. 1 eine Obersichtsdarstellung eines erfindungsgekennzeichnet, daß das Blaiifederelemeni aus einem mäßen Signalwandlers zum präzisen Messen !!nearer weiteren gebogenen Ansatz (54) der Platte (52) be- Positionen in z. T. geschnittener Darstellung,

steht F i g. 2 eine Teildarstellung entsprechend der Linie II-

4. Meßumformer nach einem der Ansprüche2 IIinFig. 1,

oder 3, dadurch gekennzeichnet daß das Band (12) 40 F i g. 3 eine vergrößerte Schnittdarstcllung entlang

durch ein Paar von Elementen der Platte (52) mittels der Linie HI-IlI in F i g. 1,

der (Führungs-)Platte (49) an den Läufer während F i g. 4 eine perspektivische Darstellung eines Details

dessen Bewegung in bezug auf die Skala (10) ange- des Signalwandlers und

drückt wird, wobei ein vorgegebener Grad der Dre- F i g. 5 eine Ansicht eines Federelementes zur Spannung in der Ebene der (Führungs-)Platte (49) züge- 45 nung des Bandes der Signalwandlerskala in z. T. gelassen wird. schnittener Darstellung.

5. Meßumformer nach einem der vorangehenden In F i g. 1 enthält eine Skala 10 elektrische Windungen Ansprüche, bei dem das Band zwischen seinen En- 11, welche durch eine Fotogravurtechnik in Form eines den durch Federmittel gespannt wird, dadurch ge- zickzackförmigen leitenden Streifens auf eine isolierenkennzeichnet daß die Federmittel für die Zeitdauer so de Schicht eines flexiblen Bandes 12 aus Federstahl aufder Befestigung des Bandes (12) an einem seiner gedruckt sind.

Enden anbringbar sind. Das Band 12 wird gespannt durch Maßnahmen, die

weiter unten beschrieben werden, und an seinen beiden

Enden durch zwei Verbindungsblöcke mittels zweier

55 Platten 16 und 17 festgehalten, von denen jede durch zwei Schrauben 18 gegen den entsprechenden Block 13

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Meßumfor- bzw. 14 geklemmt ist Die Blöcke 13 und 14 sind ihrermer zum präzisen Messen linearer Positionen gemäß seits mittels Schrauben 19 an dem Maschinenteil befedem Oberbegriff des Hauptanspruchs. stigt relativ zu dem Positionen gemessen werden sollen.

Bei einem aus der US-PS 35 22 568 bekannt geworde- 60 die beispielsweise ein Tisch 21 einer Werkzeugmaschine nen Meßumformer wird das Skalenband durch den Lau- oder eines Längendetektors sind, fer mittels zweier Paare von V-förmigen Führungen ge- Der Signalwandler enthält darüber hinaus einen Lauführt, von denen je ein Paar an jeder Seite des Läufers fer 22, der ein Seitenteil 23 aufweist, in das zwei Arme 24 angeordnet ist. Während der Bewegung des Läufers und 26 integriert sind, welche sich quer über die Skala kann sich das Skalenband zwischen den beiden Paaren 65 erstrecken und in Längsrichtung der Skala voneinander von Führungen verformen, wodurch eine seiner Kanten entfernt angeordnet sind. Das Seitenteil 23 wird mittels sich dem Läufer annähert oder sich von diesem entfernt, zweier Schrauben 27 an demjenigen Maschinenteil beso daß die Skala nicht vollkommen parallel zum Läufer festigt, welches in bezug auf den Tisch 21 verschoben