DE3742154A1

DE3742154A1 - Gelenkmesskopf

Info

Publication number: DE3742154A1
Application number: DE19873742154
Authority: DE
Inventors: Erich Silli
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1987-12-10
Filing date: 1987-12-10
Publication date: 1989-06-22
Also published as: DE3742154C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Gelenkmeßkopf in einem Lineargeber nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Für inkrementale Meßsysteme gibt es verschiedene Anwendungen. Eine besonders wichtige Anwendung ist die bei der Messung von Bewegungen an hydraulischen Anstellungen in einem Walzwerk.

Gewürdigt wird der Abstand Zy linder/Kolben in Richtung der Spindelachse. Dazu muß ein Lineargeber eingesetzt werden. Der Lineargeber ist von außen gesehen ein Kasten mit beweglichem Stößel. Mit dem Kasten ist der Maßstab verbunden, am Stößel ist der Abtastkasten befestigt. Der Kasten wird mit drei Schrau ben am Zylinder befestigt.

Es ist bereits ein Lineargeber bekannt, der mit einem Flansch an dem Zylinder befestigt wird. Ein Querstück verbindet den Flansch mit der Schubstange oder den Stößel. Dieser Lineargeber hat jedoch den Nach teil, daß der Meßbereich des Lineargebers durch Anschläge begrenzt werden muß, da der Hub der Maschine eine Zerstörung des Lineargebers beim Überfahren der Grenzen verursachen könnte. Auch eine Verdrehung der Schubstange muß verhindert werden, da sonst die innere Ankoppe lung zerstört wird. Es können nur sehr geringe Radialbewegungen oder Drehbewegungen toleriert werden nach (Montage und Betriebsanlei tung WMS 200 der Firma Dr. Johannes Heidenhain, interne Nummer 208 088 ZZ).

Zur Vermeidung dieser Nachteile sind zwei Varianten denkbar, um den Stößel oder die Schubstange an den Kolben anzubinden. Die erste be steht darin, daß der Stößel mit Federkraft gegen einen Flansch ge drückt wird, der mit dem Kolben verbunden ist. Diese Feder wirkt als Rückstellfeder. Sie muß so bemessen sein, daß bei minimaler Feder kraft der Stößel am Flansch fest anliegt, auch bei von außen einge prägter Beschleunigung. Dies hat zur Folge, daß bei eingefahrenem Stößel eine sehr hohe Federkraft vorliegt. Eine weitere Variante ist die Anbindung mit Hilfe eines Gelenkkopfes, der auch Querbewegungen toleriert.

Die Aufgabe besteht daher darin, einen Gelenkmeßkopf in einem Linear geber eines inkrementalen Meßsystems anzugeben. Die Aufgabe wird nach der Erfindung durch die im Patentanspruch angegebenen Maßnahmen ge löst.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen näher erläutert. In dem Ausführungsbeispiel ist das zu messende System eine hydraulische Anstellung an einem Walz gerüst. In Fig. 1 ist der Gelenkmeßkopf nach der Erfindung in Normal zustand dargestellt, in Fig. 2 während einer Querbewegung.

Ein Lineargeber mit einem Gelenkmeßkopf nach der Erfindung ist ein speziell für den Walzwerksbetrieb konstruiertes inkrementales Längen meßsystem. Es dient zur Positionserfassung von hydraulischen Zylin dern an Anstellungen. Je nach Anbaumöglichkeit werden ein oder zwei Geber verwendet. Wird der Kolbenweg direkt auf der Zylinderachse ge messen, genügt ein Geber. Kann konstruktionsbedingt der Hub nur an der Kolbenplatte gemessen werden, kommen zwei Geber zur Anwendung. Die Schiefstellung des Kolbens wird dann durch Mittenwertbildung kom pensiert. Bei dieser Anbauart kann bei Ausfall eines Gebers die Rege lung mit nur einem Geber betrieben werden.

Der Geber besteht aus folgenden Baugruppen:
Gelenkmeßkopf,
Lineargebergehäuse,
Meßsystemgehäuse,
Atmungssackgehäuse und
Schlauchanschlußflansch mit Schlauch.

Der Gelenkmeßkopf nach der Erfindung koppelt das Meßsystem an den Kolben. Durch den Kopf ist ein Parallelversatz der Kolbenachse zur Meßachse bis 4 mm möglich. Meßfehler entstehen dabei nicht.

Der exakte Einbau kann während des Betriebes am Spalt zwischen Kon trollstiften und Flansch überprüft werden. Der Geber wird mit drei Schrauben auf der Anbaufläche befestigt, wodurch sich eine eindeutige Auflage ergibt. Die Spannhülse drückt den Lineargeber bei der Montage gegen die Anschlagfläche und bestimmt dadurch eine genaue Geberposi tion. Ein Austausch von Gebern ist daher ohne Ausrichtarbeiten möglich.

Der Gelenkmeßkopf ist mittels einer Platte 1 an den Zylinder ange flanscht. Auf diesen Flansch folgt ein zweiter 2, der als Sitz für ein Axialgelenklager 3 dient und gleichzeitig als Halterung für einen Gelenkkopf 4. Auf das Axialgelenklager wird eine Zylinderrollen-Wel lenscheibe 5 mittels eines Rings 6 zentrisch aufgesetzt. Auf der Wel lenscheibe sitzt ein Kugellagerkranz 7, auf diesem eine Zylinderrol len-Wellenscheibe 8. Im darauf aufgesetzten Drehteil 9 befindet sich wiederum ein Axialgelenklager 10. Der an den Gelenkkopf angeschraubte Federnhalter 11 setzt vorgenannte Teile über Tellerfedern 12 unter Vorspannung. Über einen an das Drehteil angeschraubten Ausrichtflansch 13 wird der Gelenkmeßkopf an die Schubstange 14 des Meßsystems gekoppelt.

Beim Zusammenbau wird der Kugellagerkranz mittels eines Ringes 15 aus gerichtet. Der Gelenkmeßkopf wird durch einen Faltenbalg 16, der mit Schrauben 17 befestigt ist, vor Verschmutzung geschützt. Alle Teile im Gelenkmeßkopf sind völlig wartungsfrei. Die über die Tellerfedern erzeugte Vorspannung bewirkt eine radiale Kraft (siehe Fig. 2), die von der Führung des Meßsystems aufgenommen werden muß. Zwischen dem Flansch 1 und einer Grundplatte 19 sind Kontrollstifte 18 vorgesehen.

Wenn außerhalb der Spindelachse am äußeren Zylinderrand gemessen wer den muß, ist zu beachten, daß der Kolben sich innerhalb bestimmter Grenzen verschieben als auch kippen kann. Das Kippen wird zum Bei spiel durch die Biegung der Stützwalze erzwungen. Es muß deshalb der Weg an zwei gegenüberliegenden Stellen am Zylinderrand gemessen werden. Deren Verbindungslinie kann senkrecht oder in einem anderen Winkel zur Walzenachse stehen. Es hängt allein von der Breite des Ständerfensters ab.

Der Mittelwert der beiden Wege ist unabhängig vom Kippwinkel der Kolbenachse, wenn die seitliche Verschiebung des Kolbens Null ist. Tritt auch noch eine seitliche Verschiebung der Kolbenachse auf, dann liegen die beiden Lineargeber an unterschiedlich langen Hebelarmen und der Mittelwert der beiden Meßwerte ist daher theoretisch abhän gig von der seitlichen Verschiebung. Da diese aber sehr klein ist in bezug zum Abstand der beiden Lineargeber, kann die seitliche Verschie bung praktisch vernachlässigt werden.

Durch den Gelenkmeßkopf nach der Erfindung ist es vom Hub des Meß systems unabhängig möglich, selbst bei hohen Beschleunigungen (50 g) und hohem Parallelversatz (4 mm) der Meßachse zur Zylinderachse auf 1 µm genau zu messen.

Claims

Gelenkmeßkopf in einem Lineargeber eines inkrementalen Meßsystems für Längenmessungen an Systemen mit Querbewegungen, dadurch gekennzeichnet, daß
- a) ein Flansch (1) am zu messenden System befestigt ist,
- b) an diesem Flansch (1) ein weiterer Flansch (2) als Sitz für ein Axialgelenklager (3) und gleichzeitig als Halterung für einen Ge lenkkopf (4) angebracht ist,
- c) auf dem Axialgelenklager (3) eine Zylinderrollen-Wellenschei be (5) mittels eines Rings (6) zentrisch aufgesetzt ist,
- d) auf der Zylinderrollen-Wellenscheibe (5) ein Kugellagerkranz (7), auf dem eine weitere Zylinderrollen-Wellenscheibe (8) liegt, an geordnet ist,
- e) auf der Zylinderrollen-Wellenscheibe (8) ein Drehteil (9) aufge setzt ist, in dem sich ein weiteres Axialgelenklager (10) befindet,
- f) ein an den Gelenkkopf (4) angeschraubter Federnhalter (11) über Tellernfedern (12) eine Vorspannung bewirkt,
- g) über einen an das Drehteil (9) angeschraubten Ausrichtflansch (13) der Meßkopf an eine Schubstange (14) gekoppelt ist,
- h) ein Ring (15) zum Ausrichten des Kugellagerkranzes (7) vorge sehen ist,
- i) ein Faltenbalg (16), der mit Schrauben (17) befestigt ist, zum Schutz vor Verschmutzung vorgesehen ist,
- j) Kontrollstifte (18) zwischen dem Flansch (1) und einer Grund platte (11) angeordnet sind.