DE2932389C2 - Photoelektrische Positionsmeßeinrichtung - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine photoelektrische Positionsmeßeinrichtung zur Messung der relativen Position zwischen zwei gegeneinander beweglichen Gegenständen, mit einer Meßskala, die über eine hochelastische Schiebt im Inneren eines Tragprofils eingebaut ist, das an einem der Gegenstände befestigt ist, und mit einer Leseplatte, die an einem Lesekopf angebracht ist der am anderen Gegenstand über ein Trägerprofil befestigt und gegen die Meßskala elastisch vorgespannt und an dieser geführt ist.

Bei einer bekannten Positionsmeßeinrichtung dieser Art (DE-GM 75 04 026) wird der Lesekopf mit Hilfe eines Federdrahtes an die Meßskala angedrückt wobei Führungseinrichtungen sowohl zwischen dem Lesekopf und der Meßskala einerseits als auch zwischen dem Lesekopf und dem die Meßskala tragenden Tragprofil andererseits erforderlich sind, um eine exakte Führung des Lesekopfes ohne die Gefahr eines Kippens parallel zur Ebene der Meßskala und senkrecht zur Bewegungsrichtung des Lesekopfes zu verhindern. Diese zusätzlichen Einrichtungen zur genauen Führung der Bewegung des Lesekopfes entlang der Meßskala sind kompliziert aufgebaut und ermöglichen dennoch keine absolut exakte Führung des Lesekopfes bezüglich der Meßskala. Weiterhin ist die Meßskala an dem Tragprofil unter Verwendung einer Siliconkautschuk-Klebeschicht befestigt, die zwar salbst bei Verwendung von Materialien mit unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten für das Tragprofil und die Meßskala eine nahezu ungehinderte Längenausdehnung der zu verbindenden Teile ermöglicht, jedoch nur sehr schwierig mit einer absolut gleichmäßigen Schichtdicke auf das Tragprofil aufzubringen ist, so daß eine absolute Parallelität zwischen dem Tragprofil und der Meßskala nur mit großem Aufwand zu erzielen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Positionsmeßeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der sich bei einfachem Aufbau eine verbesserte Führung des Lesekopfes bezüglich der Meßskala ergibt

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst Durch diese Ausgestaltung der Positionsmeßeinrichtung muß der in seinem mittleren Bereich ein U-förmiges Profil aufweisende Flachmaterialstreifen lediglich Führungsaufgaben übernehmen, wobei eine Kippbewegung des Lesekopfes sicher verhindert wird, da der Flachmaterialstreifen gegen eine Kippbewegung stark versteift ist Ein Schräglauf des Lesekopfes bezüglich der Längsachse der Meßskala oder eine Verschiebung dieses Lesekopfes senkrecht zur Bewegungsrichtung ist damit sicher verhindert Die Funktion des elastischen Vorrpannens des Lesekopfes wird weitgehend von dem Federblatt übernommen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird für die hochelastische Schicht zwischen der Meßskala und dem Tragprofil ein beidseitig selbstklebender Streifen verwendet der einerseits eine sehr schnelle Fertigung der Positionsmeßeinrichtung ohne Abwarten eines Aushärtens des Verbindungsmaterials ermöglicht und andererseits eine absolute Parallelität zwischen der Meßskala und dem Tragprofil sicherstellt Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgendem anhand der Zeichnungen noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Querschnittsansicht eines Teils einer Ausführungsform der Positionsmeßeinrichtung, aus der das Tragprofil mit der darin angeordneten Meßskala sowie Teile des Lesekopfes erkennbar sind,

F i g. 2 eine perspektivische Ansicht des unteren Teils des Tragprofils mit der darin befestigten Meßskala,

F i g. 3 eine Vorderansicht einer Ausführungsform des Lesekopfes,

F i g. 4 eine Draufsicht auf den Lesekopf nach F i g. 3, F i g. 5 eine Querschnittsansicht des Lesekopfes nach F i g. 3 bei Betrachtung in Richtung der Pfeile,

Fig.6 eine Ansicht des Flachmaterialstreifens, der den Lesekopf mit dem zugehörigen Trägerprofil verbindet,

F i g. 7 eine Draufsicht auf den Flachmaterialstreifen nach F i g. 6,

Fig.8 eine Querschnittsansicht des Flachmaterialstreifens nach F i g. 6 in Richtung der Pfeile.

Die in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsform der photoelektrischen Positionsmeßeinrichtung ermöglicht eine Messung der relativen Position von zwei gegeneinander beweglichen Gegenständen, von denen einer mit dem Tragprofil 1 nach F i g. 1 verbunden ist, während der andere Gegenstand mit dem insgesamt mit 10 bezeichneten Lesekopf verbunden ist Das Tragprofil 1 trägt eine Meßskala 3, die üblicherweise aus einem mit Gradstrichen versehenen Glasstab besteht und das Tragprofil 1 besteht vorzugsweise aus stranggepreßten Aluminiumteilen, die ein zweiteiliges Gehäuse mit einem unteren Teil 5 und einem oberen Teil 4 bilden. Der obere und der untere Teil werden zusammengeschraubt, so daß ein Gehäuse gebildet wird, das die Meßskala 3 aufnimmt und in geeigneter Weise schützt.

Um zu vermeiden, daß Staub oder andere Fremdkörper in das Innere des Tragprofils eindringen können, werden die aufeinanderzu gerichteten Ränder des Trägerprofils, zwischen denen die Halterungsanordnung für den Lesekopf hindurchläuft, mit Dichtungs-

streifen 6 versehen, um eine bessere Abdichtung zu erzielen. Diese Dichtungsstreifen weisen aufeinanderzu gerichtete Dichtungslippen gemäß F i g. 1 oder ein abgerundetes stark elastisches Profil gemäß F i g. 2 auf, um die Abdichtung zu verbessern.

Die Meßskala 3 ist an dem Tragprofil 1 über ein Streifenelement 2 befestigt, das vorzugsweise aus Neopren hergestellt ist Dieses Streifenelement 2 wird getrennt hergestellt und hält nach seiner Herstellung eine feste Form auch bei den auftretenden Umgebungs- und Arbeitstemperaturen aufrecht

Das Streifenelement 2 weist einen rechtwinkligen Querschnitt auf und ist über seine gesamte Länge im Querschnitt vollständig gleichförmig und es ist auf beiden Seiten mit einer Selbstklebe-Schicht versehen.

Bei der Befestigung der Meßskala 3 ist es deshalb ausreichend, das Streifenelement 2 auf die entsprechende ebene Auflagefläche des unteren Teils des Tragprofils 1 aufzulegen und dann die Meßskala 3 auf ihrer gesamten Länge leicht auf das Streife-element 2 aufzudrücken, um einen völlig festen Einbau dieser Meßskala zu erzielen. Durch diese Ausführungsform ist die Lage der Meßskala unveränderlich fest und es wird unveränderlich eine absolut horizontale Lage der Meßskala 3 erreicht, so daß die Zuverlässigkeit der gelieferten Positionsdaten vergrößert wird.

Der Lesekopf 10 besteht aus einer Leseplatte 14, die auf einem Träger 9 befestigt ist, der außerdem die optoelektronischen Schaltungen 8 aufnimmt.

Der Lesekopf 10 ist mit seinem zugehörigen Trägerprofil 7 über einen Flachmaterialstreifen 12 derart verbunden, daß der Lesekopf zwar um eine Achse senkrecht zur relativen Bewegungsrichtung zwischen Meßskala und Lesekopf kippen kann, jedoch die geforderte Parallelität zwischen der mittleren Längsebene des Lesekopfes 10 und seinem Trägerprofil 7 aufrechterhalten wird. Gemäß Fig.4 ist der Flachmaterialstreifen 12 zwischen einem Ausleger oder Arm 13 des Trägerprofils und dem Träger 9 des Lesekopfes angeordnet, jedoch könnte eine nicht dargestellte Ausführungsform darin bestehen, daß der Flachmaterialstreifen unmittelbar zwischen einer Längskante des Trägerprofils 7 und dem Träger 9 angeordnet ist.

Auf diese Weise ist die erforderliche Beweglichkeit des Lesekopfes 10 gewährleistet, so daß dieser in Übereinstimmung mit der Meßskala 3 eingebaut werden kann, doch beeinträchtigt diese Beweglichkeit nicht die Parallelität zwischen der mittleren Längsebene des Lesekopfes und dem Trägerprofil 7. Der Lesekopf 10 benötigt auf diese Weise keine Frontalabstützung

gegen den entsprechenden Träger der Meßskala, wie dies bisher erforderlich war und bei denen zur Erzielung einer korrekten Abstützung in den Träger der Meßskala ein zusätzlicher Glasstreifen oder ähnliche Elemente eingebaut werden mußten.

Be^: der beschriebenen Ausführungsform benötigt der Lesekopf 10 lediglich einen Abstützpunkt gegenüber der Meßskala. Der Lesekopf ist .zu diesem Zweck mit entsprechenden Vorsprüngen, die Gleitkufen 16 bilden, versehen.

Um die Abstützung des Lesekopfes 10 gegenüber der Meßskala zu verbessern, wird eine Lamelle oder ein Federblatt 11 vorgesehen, das nur in einer Richtung wirkt um die Abstützung in einwandfreier Weise zu erzielen.

Wie aus den F i g. 3 und 4 zu erkennen ist, wird der Flachmaterialstreifen 12 an seinen beiden Enden mit dem Lesekopf 10 bzw. dem Arm 13 des Trägerprofils 7 verbunden.

Bei der üblichen Ausführungsform der Posiiions-Meßeinrichtung wird das Streifenelement 2 entsprechend der Länge des Tragprofils bzw. der Meßskala 3 zugeschnitten. Andererseits kann dieses Streifenelement 2 in dem mittleren Bereich der Meßskala 3 unterbrochen sein, um in dem unterbrochenen Teil eine starre Verbindung zu erreichen. Auf diese Weise können rnög'icherweise auftretende Ausdehnungen, die durch die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von Metall und Glas entstehen können, gleichmäßig auf die beiderseits anliegenden Mittelzonen verteilt werden. Weiterhin ermöglichen die Verbindungselemente, die den Flachmaterialstreifen 12 mit dem Trägerprofil 7 verbinden, eine Montage der Lamelle oder des Federblattes 11, die mit ihrem freien Ende Kontakt mit einem Zapfen herstellt, der im Schwerpunkt eines von drei Gleitkufen gebildeten Dreieckes angeordnet ist, die eine vollkommene Abstützung und einen konstanten Kontaktdruck sicherstellen.

Der Flachmaterialstreifen 12 ist in der insbesondere aus den F i g. 6 und 8 erkennbaren Weise in seinem Mittelbereich abgebogen, so daß seitliche Flügel 15 gebildet werden, die diesen Flachmaterialstreifen einen U-förmigen Querschnitt verleihen, so daß der Mittelbereich dieses Flachmaterialstreifens starr ist. Wie aus den F i g. 3 und 6 zu erkennen ist erstrecken sich die Flügel 15 des Flachmaterialstreifens 12 nur über den Mittelbereich, wahrend die Enden freigelassen werden, so daß in diesen Endbereichen eine geeignete Biegsamkeit des Flachmaterialstreifens 12 beibehalten ⁵⁽¹ wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Photoelektrische Positionsmeßeinrichtungen zur Messung der relativen Position zwischen zwei gegeneinander beweglichen Gegenständen, mit einer Meßskala, die über eine hochelastische Schicht im Inneren eines Tragprofils eingebaut ist, das an einem der Gegenstände befestigt ist, und mit einer Leseplatte, die an einem Lesekopf angebracht ist, der am anderen Gegenstand über ein Trägerprofil befestigt und gegen die Meßskala elastisch vorgespannt und an dieser geführt ist dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Lesekopf (10) und dem diesen tragenden Trägerprofil (7) mittels eines elastischen Flachmaterialstreifens (12) hergestellt ist, der in seinem mittleren Bereich durch Knickung der Randbereiche (15) in einen Streifen mit U-förmigen Profil übergeht und daß ein Federblatt (11) vorgesehen ist, das sich an seinem freien Ende gegen einen Zapfen abstützt, der im Schwenkpunkt eines von drei Gleitkufen gebildeten Dreiecks angeordnet ist, wobei das Federblatt die elastische Vorspannung des Lesekopfes (10) gegen die Meßskala (3) bewirkt

2. Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hochelastische Schicht durch einen beidseitig selbstklebenden elastischen Streifen (2) gebildet ist