DE2810341B1

DE2810341B1 - Laengenmesseinrichtung

Info

Publication number: DE2810341B1
Application number: DE2810341A
Authority: DE
Inventors: Guenther Dr-Ing Nelle; Guenter Swassek
Original assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Current assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority date: 1978-03-10
Filing date: 1978-03-10
Publication date: 1979-05-31
Also published as: IT1124009B; US4295742A; GB2017304A; CH635674A5; JPS54126566A; AT382965B; FR2422934B1; IT7912500A0; ATA173479A; DE2810341C2; GB2017304B; FR2422934A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Längenmeßeinrichtung mit einem an einem Träger angeordneten Maßstab, dessen Teilung von einer Abtasteinheit abgetastet wird, wobei die Abtasteinheit an einen Mitnehmer angekoppelt ist, der mit einem zu messenden Objekt verbunden ist und die Abtasteinheit an zwei Führungsflächen des Maßstabs und/oder des Trägers angedrückt wird.

Derartige Meßeinrichtungen finden vor allem zur Messung von Relativbewegungen von beweglichen Maschinenteilen, z. B. bei Werkzeugmaschinen, Verwendung.

Aus der DE-OS 23 49 944 ist es bekannt, zur Ankopplung einer Abtasteinheit an einen Mitnehmer einen Federarm vorzusehen, der mit einem Ende am Mitnehmer befestigt ist und am anderen Ende eine Kugel trägt, die in eine Aussparung in der Abtasteinheit eingreift. Neben der Kupplungsfunktion bewirkt dieser Federarm noch das Andrücken der Abtasteinheit an zwei zueinander senkrechte Führungsflächen auf einem Maßstab. In der US-PS 38 16 003 wird zur Ankopplung der Abtasteinheit an einen Mitnehmer ein Kupplungselement in Form eines Drahtes verwendet, dessen eines Ende im Mitnehmer eingespannt ist und dessen anderes, gebogenes Ende in eine Aussparung der Abtasteinheit eingreift.

Ebenfalls übernimmt dieses Kupplungselement gleichzeitig das Andrücken der Abtasteinheit an zwei zueinander senkrechte Führungsflächen auf dem Maßstab.

Diese bekannten Anordnungen weisen aber den Nachteil auf, daß die Funktionen der Ankopplung und der Führung der Abtasteinheit nicht voneinander getrennt sind, so daß eine optimale Ankopplung der Abtasteinheit am Mitnehmer, beispielsweise in der neutralen Faser, im allgemeinen nicht möglich ist. Ebenso ist auch das Andrücken der Abtasteinheit an die beiden zueinander senkrechten Führungsflächen des

ίο Maßstabes durch den Federarm bzw. durch das Kupplungselement nicht optimal, da die jeweils erforderlichen Kraftkomponenten der diagonal wirkenden Federkraft auf die beiden Führungsflächen sich in beiden Fällen nur schlecht unabhängig voneinander einstellen lassen.

In der US-OS 25 10 219 erfolgt die Ankopplung der Abtasteinheit an den Mitnehmer in zwei zueinander senkrechten Ebenen gelenkig durch Blattfedern und/ oder durch knicksteife Drähte. Die Führung der Abtasteinheit an zwei zueinander senkrechten Führungsflächen am Maßstab mittels Gleitschuhe und am Gehäuse mittels eines Kugellagers wird durch eine diagonal bezüglich der Führungsflächen angeordnete Blattfeder bewirkt, die an der Abtasteinheit befestigt ist und sich am Gehäuse über ein Kugellager abstützt. Bei dieser Anordnung sind zwar die Funktionen der Ankopplung und der Führung der Abtasteinheit voneinander getrennt, aber das Andrücken der Abtasteinheit an die beiden zueinander senkrechten Führungsflächen am Maßstab und am Gehäuse durch die diagonal wirkende Blattfeder weist die bereits erwähnten Nachteile auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Längenmeßeinrichtung der obengenannten Gattung eine Ankopplung am Mitnehmer und eine Führung der Abtasteinheit am Maßstab und/oder am Gehäuse anzugeben, bei denen zur Vermeidung der erwähnten Nachteile die Funktionen der Ankopplung und der Führung vollkommen voneinander getrennt sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß bei der vorgeschlagenen Längenmeßeinrichtung durch die voneinander getrennten Funktionen der Ankopplung und Führung der Abtasteinheit einmal eine optimale Ankopplung der Abtasteinheit am Mitnehmer z. B. in der neutralen Faser und zum anderen eine getrennte Einstellung der Anpreßkraft für die Abtasteinheit an die jeweilige Führungsfläche durch jeweils eine eigene Feder ermöglicht wird, so daß beispielsweise Verbiegungen des Maßstabes und damit Meßungenauigkeiten durch eine zu hohe Anpreßkraft vermieden werden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung stützen sich die Anpreßfedern zur Führung der Abtasteinheit einmal an der Abtasteinheit selbst und zum anderen am Mitnehmer ab.

Weiter wird vorgeschlagen, daß sich die Anpreßfedern einmal an der Abtasteinheit und zum anderen über Rollen am Gehäuse abstützen.

Ferner kann sich auch eine Anpreßfeder einmal an der Abtasteinheit und zum anderen am Mitnehmer und die andere Anpreßfeder sich einmal an der Abtasteinheit und zum anderen über eine Rolle am Gehäuse abstützen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigt

ORiGiWAL INSPECTED

F i g. 1 a, b zwei Ansichten einer bevorzugten Ausführungsform,

Fig.2a, b zwei Ansichten einer weiteren Ausführungsform und

F i g. 3a, b zwei Ansichten einer zusätzlichen Ausbildungsform nach der Erfindung.

In Fig. la, b ist eine bevorzugte Ausführungsform einer Längenmeßeinrichtung gezeigt, bei der in einem Gehäuse 1 ein Maßstab 2 durch Kleben befestigt ist, dessen Teilung von einer Abtasteinheit 3 mittels einer nicht dargestellten Abtastplatte abgetastet wird. Die Teilungen des Maßstabes 2 und der Abtastplatte werden von einer nicht gezeigten, auf der Abtasteinheit angebrachten Beleuchtungseinrichtung beleuchtet, die eine Lampe und einen Kondensor enthält. Das den Maßstab 2 und die Abtastplatte durchsetzende Licht fällt auf in der Abtasteinheit 3 angebrachte Photoelemente 4, 5, deren Ausgangssignale einer nicht dargestellten elektronischen Auswerteeinrichtung zur Ermittlung der Relativbewegungen zugeführt werden.

Die Abtasteinheit 3 ist über einen in Meßrichtung steifen Draht 6 gelenkig an einen Mitnehmer 7 nahe der neutralen Faser des Maßstabes 2 angekoppelt, wobei der Mitnehmer-Fuß 8 in nicht gezeigter Weise mit einem zu messenden Objekt, beispielsweise einem Maschinentisch, verbunden ist. Das Innere des Gehäuses I₁ das zweckmäßigerweise aus stranggezogenem Aluminium besteht, ist mittels biegsamer, dachförmig angeordneter Dichtlippen 9, 10 gegen das Eindringen von Verunreinigungen geschützt, durch die der in diesem Bereich schwertförmige Mitnehmer 7 hindurchgreift.

Die Abtasteinheit 3 ist mittels zweier Gleitschuhe 11 auf einer Führungsfläche 12 und mittels eines Gleitschuhes 13 auf einer Führungsfläche 14 des Maßstabes 2 geführt. Das Andrücken der Abtasteinheit 3 an die zueinander senkrechten Führungsflächen 12,14 erfolgt durch zwei Federn 15,16, die jeweils einer Führungsfläche 12,14 zugeordnet sind und sich beide einmal an der Abtasteinheit 3 und zum anderen am Mitnehmer 7 abstützen. Bei dieser Art der Abstützung werden keine Stützflächen am Gehäuse benötigt. Sie läßt sich daher auch anwenden, wenn kein Gehäuse vorhanden ist

In F i g. 2a, b ist eine weitere Ausführungsform einer Längenmeßeinrichtung dargestellt, bei der eine Abtasteinheit 3' mittels zweier Gleitschuhe 11' auf einer Führungsfläche 12' des Maßstabes 2' und mittels einer kugelgelagerten Rolle 21 auf einer Führungsfläche 22 des Gehäuses 1 geführt ist. Das Andrücken der Abtasteinheit 3' an die zueinander senkrechten Führungsflächen 12', 22 des Maßstabes 2' und des Gehäuses 1 erfolgt durch zwei Federn 15', 16', die jeweils einer Führungsfläche 12', 22 zugeordnet sind und sich beide einmal an der Abtasteinheit 3' und zum anderen jeweils über kugelgelagerte Rollen 23, 24 an Führungsflächen 25, 26 des Gehäuses 1 abstützen. Bei dieser Art der Abstützung sind die Anpreßkräfte unabhängig von der Lage des Mitnehmers zum Gehäuse. Durch unterschiedliche Anbautoleranzen können sich die Anpreßkräfte nicht ändern,

In Fig.3a, b ist eine zusätzliche Ausbildungsform einer Längenmeßeinrichtung gezeigt, bei der eine Abtasteinheit 3" mittels zweier Gleitschuhe 11" auf einer Führungsfläche 12" des Maßstabes 2" und mittels einer kugelgelagerten Rolle 21' auf einer Führungsfläche 22' des Gehäuses 1 geführt ist. Das Andrücken der Abtasteinheit 3" an die zueinander senkrechten Führungsflächen 12", 22' des Maßstabes 2" und des Gehäuses 1 erfolgt durch zwei Federn 15", 16", die jeweils einer Führungsfläche 12", 22' zugeordnet sind und von denen die eine Feder 15" sich einmal an der Abtasteinheit 3" und zum anderen an dem Mitnehmer 7" und die andere Feder 16" sich einmal an der Abtasteinheit 3" und zum anderen über eine kugelgelagerte Rolle 24' an einer Führungsfläche 26' des Gehäuses 1 abstützen.

Bei der erfindungsgemäßen Längenmeßeinrichtung wird durch die Trennung der Funktionen der Ankopplung und der Führung der Abtasteinheit 3,3', 3" einmal eine optimale Ankopplung der Abtasteinheit 3,3', 3" am Mitnehmer 7,7', 7", z. B. in der neutralen Faser, und zum anderen eine getrennte Einstellung der Anpreßkraft für die Abtasteinheit 3,3', 3" an die jeweiligen Führungsflächen 12,14,12', 22,12", 22' am Maßstab 2,2', 2" und am Gehäuse 1 durch jeweils eine Feder 15,15', 15", 16,16', 16" ermöglicht, so daß Verbiegungen des Maßstabes 2, 2', 2" und damit Meßungenauigkeiten durch eine zu hohe Anpreßkraft vermieden werden.

Die Erfindung ist nicht nur auf die gezeigte lichtelektrische Meßeinrichtung beschränkt, sondern auch bei optischen, induktiven und kapazitiven Meßeinrichtungen anwendbar.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Längenmeßeinrichtung mit einem an einem Träger angeordneten Maßstab, dessen Teilung von einer Abtasteinheit abgetastet wird, wobei die Abtasteinheit an einen Mitnehmer angekoppelt ist, der mit einem zu messenden Objekt verbunden ist und die Abtasteinheit an zwei Führungsflächen des Maßstabs und/oder des Trägers angedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinheit (3, 3', 3") über ein in Meßrichtung steifes Kupplungselement (6) an den Mitnehmer (7, 7', 7") gelenkig angekoppelt ist, und daß die Anpreßkraft für die Abtasteinheit (3,3', 3") an zwei Führungsflächen (12,14,12', 22,12", 22') des Maßstabs (2,2', 2") und/oder des Trägers (1) durch je eine Anpreßfeder (15,16,15', 16', 15", 16") bewirkt wird.

2. Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 1, bei der der Maßstab in einem Gehäuse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßfedern (15, 16) sich einmal an der Abtasteinheit (3) und zum anderen am Mitnehmer (7) abstützen.

3. Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßfedern (15', 16') sich einmal an der Abtasteinheit (3') und zum anderen am Gehäuse (1) abstützen.

4. Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Anpreßfeder (15") sich einmal an der Abtasteinheit (3") und zum anderen am Mitnehmer (7") und die andere Anpreßfeder (16") sich einmal an der Abtasteinheit (3") und zum anderen am Gehäuse (1) abstützen.

5. Längenmeßeinrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßfedern (15', 16', 16") sich über Rollen (23, 24, 24') am Gehäuse (1) abstützen.