DE3905897A1 - Positionsmesseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Positionsmeßeinrichtung gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2.

Derartige Positionsmeßeinrichtungen in Form von Längenmeßeinrichtungen oder Winkelmeßeinrichtungen arbeiten nach verschiedenen physikalischen Prinzi­ pien und werden beispielsweise an Bearbeitungsma­ schinen zur Messung der Relativlage eines Werkzeugs bezüglich eines zu bearbeitenden Werkstücks einge­ setzt.

Wird eine solche Positionsmeßeinrichtung in feuch­ ter Umgebung - beispielsweise in sogenannten Bear­ beitungszentren - eingesetzt, so läßt sich auch bei einer gekapselten Positionsmeßeinrichtung das Ein­ dringen von Feuchtigkeitsdämpfen durch unvermeid­ bare kleine Leckstellen an den Dichtlippen in das Innere der Meßeinrichtung nicht immer vermeiden. Bei Temperaturschwankungen können diese Feuchtig­ keitsdämpfe kondensieren und sich unkontrolliert auf der Meßteilung und in der Abtasteinheit nieder­ schlagen, so daß fehlerhafte Meßergebnisse die Fol­ ge sein können.

Aus dem Patent ... (Patentanmeldung P 38 21 860.7) ist eine Positionsmeßeinrichtung bekannt, bei der zwischen einem Trägerkörper mit einer Meßteilung und/oder einer Abtasteinheit einerseits und deren unmittelbarer Umgebung andererseits ein Temperatur­ gefälle erzeugt wird, indem einmal der Trägerkörper mit der Meßteilung und/oder die Abtasteinheit ge­ heizt oder zum anderen das Gehäuse der Meßeinrich­ tung gekühlt werden; durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß sich das bei Temperaturänderungen bildende Kondensat immer am kälteren Gehäuse nie­ derschlägt, so daß die empfindliche Meßteilung und die Abtasteinheit frei von Niederschlägen mit ihren schädlichen Auswirkungen bleiben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Positionsmeßeinrichtung der genannten Gattung mit einfachen Mitteln eine hohe Störsicherheit und eine hohe Meßgenauigkeit zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn­ zeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 2 gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß bei Temperaturschwankungen in der Umgebung der Positionsmeßeinrichtung die empfindliche Meßteilung und die Abtasteinheit wirk­ sam gegen eine störende Kondensatbildung geschützt sind.

Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung entnimmt man den Unteransprüchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine erste gekapselte Längenmeß­ einrichtung mit einer Isolierheit im Querschnitt;

Fig. 2 eine zweite gekapselte Längenmeß­ einrichtung mit einer Temperier­ einheit im Querschnitt und

Fig. 3 die Temperiereinheit in der Sei­ tenansicht.

In Fig. 1 ist eine erste gekapselte Längenmeßein­ richtung im Querschnitt dargestellt, bei der ein Trägerkörper T 1 mit einer Meßteilung M 1 im Inneren eines allseits geschlossenen Gehäuses G 1 in Form eines Hohlprofils auf einem Steg S 1 mittels einer Klebeschicht K 1 befestigt ist. Die Meßteilung M 1 wird von einer Abtasteinheit A 1 in bekannter Weise beispielsweise photoelektrisch abgetastet. Das Ge­ häuse G 1 weist einen Längsschlitz L 1 auf, der durch zwei dachförmig geneigte flexible Dichtlippenpaare D 1 a, D 1 b verschlossen ist, durch die ein Mitnehmer N 1 in Form eines doppelseitigen Schwertes hindurch­ ragt, der die Abtasteinheit A 1 mit einem Montage­ fuß F 1 verbindet.

Das Gehäuse G 1 ist allseitig bis auf den Bereich des Längsschlitzes L 1 von einer thermischen Iso­ liereinheit E 1 in Form einer äußeren Isolierschicht ummantelt und an einem Schlitten K 1 einer nicht gezeigten Bearbeitungsmaschine beispielsweise an seinen beiden Enden mittels Befestigungswinkel - wie in der DE-PS 25 05 585 beschrieben - befestigt. Der Montagefuß F 1 ist in beliebiger Weise mit dem Bett B 1 der Bearbeitungsmaschine verbunden; der Schlitten M 1 und das Bett B 1 stellen die beiden Objekte dar, deren Relativlage gemessen werden soll.

Wie eingangs beschrieben, lassen sich kleine Leck­ stellen zwischen den beiden Dichtlippenpaaren D 1 a, D 1 b, insbesondere in den Bereichen der beiden Schneidkanten des Mitnehmers N 1, nicht ganz vermei­ den, durch die in feuchter Umgebung Feuchtigkeits­ dämpfe in das Innere des Gehäuses G 1 eindringen können. Bei Temperaturschwankungen können diese Feuchtigkeitsdämpfe kondensieren und sich in unkon­ trollierter Weise auf der Meßteilung M 1 und/oder in der Abtasteinheit A 1 niederschlagen; dieses Konden­ sat stellt somit eine Verschmutzung der für die Meßfunktion wesentlichen Teile der Positionsmeßein­ richtung dar und kann die Meßsicherheit und die Meßgenauigkeit in einem Maße beeinträchtigen, die bei hochpräzisen Positionsmeßeinrichtungen nicht mehr tragbar ist.

Durch das Vorsehen der thermischen Isoliereinheit E 1 können Temperaturabsenkungen in der unmittelba­ ren Umgebung der Positionsmeßeinrichtung nicht in das Innere des Gehäuses G 1 durchgreifen, so daß zwischen der Meßteilung M 1 und der Abtast­ einheit A 1 im Inneren des Gehäuses G 1 und der un­ mittelbaren Umgebung außerhalb des Gehäuses G 1 ein Temperaturgefälle besteht. Da die Temperatur im Inneren des Gehäuses G 1 bei Temperaturschwankungen in der Umgebung weitgehend erhalten bleibt, kommt es im Inneren des Gehäuses G 1 nicht zur störenden Kondensatbildung der Feuchtigkeitsdämpfe.

Zur Erhöhung dieses thermischen Isolationseffektes besteht der Mitnehmer N 1 aus einem Material mit sehr geringer Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise aus einem faserverstärkten Kunststoff; des weiteren ist zusätzlich zu dem äußeren Dichtlippenpaar D 1 a noch ein inneres Dichtlippenpaar D 1 b vorgesehen, das darüberhinaus das Eindringen von Feuchtigkeits­ dämpfen in das Innere des Gehäuses G 1 reduziert.

In nicht dargestellter Weise kann die thermische Isolierheinheit E 1 auch als eine innere Isolier­ schicht an den Innenflächen des Gehäuses G 1 aus­ gebildet sein, um thermische Wechselwirkungen zwi­ schen dem Inneren des Gehäuses G 1 und der Umgebung auszuschließen. Ferner kann auch das Gehäuse G 1 selbst aus wärmeisolierendem faserverstärkten Kunststoff die thermische Isoliereinheit E 1 bilden.

In Fig. 2 ist eine zweite gekapselte Längenmeßein­ richtung im Querschnitt dargestellt, die die glei­ chen Bauteile wie die erste Längenmeßeinrichtung nach Fig. 1 und somit auch die gleichen Bezugszei­ chen aufweist, wobei jedoch die Ziffer 1 durch die Ziffer 2 ersetzt ist.

Das Gehäuse G 2 ist in thermischem Kontakt in eine wannenartige Temperiereinheit E 2 eingesetzt, die ihrerseits in beliebiger Weise am Schlitten X 2 der Bearbeitungsmaschine befestigt ist. Diese Tempe­ riereinheit E 2 besteht aus einem U-förmigen Mittel­ teil MT, dessen Boden und Wände mit in Längser­ streckung verlaufenden Bohrungen C versehen sind und das an beiden Enden von plattenförmigen End­ teilen ETa, ETb begrenzt ist, die jeweils eine Sam­ melbohrung SBa, SBb für die Bohrungen C des Mittel­ teils MT aufweisen. Am einen Endteil ETa wird die Sammelbohrung SBa mit einer temperaturgeregelten Flüssigkeit beschickt, die nach dem Durchströmen der Bohrungen C des Mittelteils MT aus der Sammel­ bohrung SBb des anderen Endteils ETb wieder aus­ tritt (Fig. 3).

Durch das Vorsehen dieser Temperiereinheit E 2 kön­ nen Temperaturabsenkungen in der unmittelbaren Nähe der Positionsmeßeinrichtung ebenfalls nicht in das Innere des Gehäuses G 2 durchgreifen, so daß zwi­ schen der Meßteilung M 2 und der Abtasteinheit A 2 im Inneren des Gehäuses G 2 und der unmittelbaren Um­ gebung außerhalb des Gehäuses G 2 ein Temperaturge­ fälle besteht. Da die Temperatur im Inneren des Gehäuses G 2 bei Temperaturschwankungen in der Um­ gebung konstant bleibt, kommt es im Inneren des Gehäuses G 2 nicht zur störenden Kondensatbildung der Feuchtigkeitsdämpfe.

Nach Fig. 3 kann das Mittelstück MT auch aus meh­ reren Einzelstücken MTa, MTb, MTc . . ., insbesondere mit unterschiedlichen Rasterlängen, bestehen, die in einfacher Weise an verschieden lange Positions­ meßeinrichtungen angepaßt werden können.

In nicht gezeigter Weise kann die Temperiereinheit gleichzeitig das Gehäuse für die Meßteilung und die Abtasteinheit bilden.

Die Bohrungen C des Mittelteils MT bzw. der Einzel­ stücke MTa, MTb, MTc können auch abwechselnd gegen­ läufig durchströmt werden, wobei die Endteile ETa, ETb jeweils zwei Sammelbohrungen SBa, SBb für den Zulauf und den Ablauf der Flüssigkeit aufweisen.

Die thermische Isoliereinheit E 1 kann gleichfalls aus Einzelstücken bestehen, die insbesondere ver­ schiedene Rasterlängen aufweisen; ferner kann die Isoliereinheit E 1 auch aus einer inneren Isolier­ schicht und aus einer äußeren Isolierschicht beste­ hen.

Claims (13)

1. Positionsmeßeinrichtung, insbesondere gekapsel­ ter Bauart, bei der die Meßteilung eines Trä­ gerkörpers von einer Abtasteinheit abgetastet wird und Mittel zum Erzeugen eines Temperaturgefälles zwischen dem Trägerkörper und/oder der Abtast­ einheit einerseits und deren unmittelbaren Um­ gebung andererseits vorgesehen sind nach Patent . . . (Patentanmeldung P 38 21 860.7), dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Mittel aus einer thermi­ schen Isoliereinheit (E 1) besteht.

2. Positionsmeßeinrichtung, insbesondere gekapsel­ ter Bauart, bei der die Meßteilung eines Träger­ körpers von einer Abtasteinheit abgetastet wird und Mittel zum Erzeugen eines Temperaturgefälles zwischen dem Trägerkörper und/oder der Abtast­ einheit einerseits und ihrer unmittelbaren Um­ gebung andererseits vorgesehen sind nach Patent . . . (Patentanmeldung P 38 21 860.7), dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel aus einer Tem­ periereinheit (E 2) besteht.

3. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die thermische Isoliereinheit (E 1) aus einer äußeren Isolierschicht besteht, die ein Gehäuse (G 1) für den Trägerkörper (T 1) mit der Meßteilung (M 1) und für die Abtastein­ heit (A 1) ummantelt.

4. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die thermische Isoliereinheit aus einer inneren Isolierschicht an den Innenflächen eines Gehäuses für den Trägerkörper mit der Meß­ teilung und die Abtasteinheit besteht.

5. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die thermische Isoliereinheit von einem Gehäuse für den Trägerkörper mit der Meß­ teilung und für die Abtasteinheit mit einem ge­ ringen Wärmeleitvermögen gebildet ist.

6. Meßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Temperiereinheit (E 2) aus ei­ nem U-förmigen Mittelteil (MT) mit in Längser­ streckung verlaufenden Bohrungen (C) besteht, das an beiden Enden von plattenförmigen Endtei­ len (ETa, ETb) mit jeweils wenigstens einer Sam­ melbohrung (SBa, SBb) begrenzt ist, und daß die Temperiereinheit (E 2) ein Gehäuse (G 2) für den Trägerkörper (T 2) mit der Meßteilung (M 2) und für die Abtasteinheit (A 2) ummantelt.

7. Meßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Temperiereinheit gleichzeitig ein Gehäuse für den Trägerkörper mit der Meßtei­ lung und für die Abtasteinheit bildet.

8. Meßeinrichtung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperiereinheit (E 2) aus mehreren Einzelstücken (MTa, MTb, MTc) be­ steht.

9. Meßeinrichtung nach den Ansprüchen 3-7, da­ durch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (G 1, G 2) einen Längsschlitz (L 1, L 2) aufweist, der durch zwei Dichtlippenpaare (D 1 a, D 1 b, D 2 a, D 2 b) ver­ schlossen ist, durch die ein Mitnehmer (N 1, N 2) für die Abtasteinheit (A 1, A 2) hindurchragt.

10. Meßeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Mitnehmer (N 1, N 2) aus einem Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit be­ steht.

11. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die thermische Isoliereinheit (E 1) aus mehreren Einzelstücken besteht.

12. Meßeinrichtung nach den Ansprüchen 8 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelstücke (MTa, MTb, MTc) unterschiedliche Rasterlängen aufweisen.

13. Meßeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bohrungen (C) des Mittelteils (MT) abwechselnd gegenläufig durchströmt sind.