DE3917729A1

DE3917729A1 - Lineare optoelektrische vorrichtung zur messung oder einstellung der gegenseitigen lage zweier gegenstaende

Info

Publication number: DE3917729A1
Application number: DE19893917729
Authority: DE
Inventors: Stefan Kuzma
Original assignee: ISKRA SOZD ELEKTRO INDUS
Current assignee: ISKRA TELA D.O.O. PODJETJE ELEMENTOV ZA AVTOMATIZA
Priority date: 1988-05-31
Filing date: 1989-05-31
Publication date: 1989-12-07
Also published as: YU105688A; DE3917729C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine lineare optoelektrische Vorrichtung zur Mes sung oder Einstellung der gegenseitigen Lage zweier Gegenstände, bei der der Mes sungsprozeß mit Hilfe eines linearen gläsernen Maßstabs verläuft, über den eine Ab tasteinheit mit einer Strichskala, einer Lichtquelle und mit lichtempfindlichen Fühlern gleitet.

Es sind verschiedene Lösungen derrtiger optoelektrischer Vorrichtungen bekannt, die einerseits die Verbindung zwischen dem Maßstab und dem diesen tragenden Träger und andererseits die Verbindung zwischen der Abtasteinheit und dem Schlitten be schreiben.

So ist in DE 25 05 587 eine Lösung beschrieben, die das Problem der Krümmung des metallischen Trägers des Maßstabs und dessen Befestigung derart löst, daß der Maßstab mit einem hochelastischen Klebstoff an das metallische Profil angeklebt ist, ohne daß sich dabei der Träger und der Maßstab berührten.

Eine davon etwas verschiedene Lösung ist in DE 26 43 304 beschrieben, bei der der Maßstab an zwei entlangliegenden Rippen im metallischen Profil anliegt und der Kleb stoff an mehreren Stellen in der Nut zwischen den Rippen aufgetragen ist.

Eine unbefriedigende Eigenschaft dieser zweiten Variante liegt darin, daß sich der Maßstab gemäß dem Profil benimmt: falls das Profil verbogen ist, ist auch der Maßstab verbogen.

Wenn man die beiden Ausführungen vergleicht, liegt bei der erstgenannten Lösung der Maßstab nicht am Profil an, doch ist das Kleben anspruchsvoller und die Verbindung weniger stabil, so daß es leichter zu einer Absenkung der Torsion kommt, weil die Abtasteinheit den Maßstab beeinflußt.

Auch die Lösung der Verbindung zwischen der Abtasteinheit und dem Schlitten ist schon in mehreren Anmeldungen behandelt worden. So besitzt in DE 26 11 459 die Meßvorrichtung eine derartige Kopplung des Schlittens und der Abtasteinheit, daß ein Element des Kopplungsgliedes eine ebene und das andere Element des Kopplungs gliedes eine gekrümmte, z. B. eine gerundete Fläche besitzt und daß beide mit einem Federungselement verbunden sind, das außerdem die Abtsteinheit gegen den Maß stab und gegen die Hilfsführungen am Metallgehäuse preßt.

Bei der eben beschriebenen Lösung ist es ungünstig, daß das Verhältnis der Drücke an den Maßstab und an die Hilfsführung nicht definiert ist, was im Falle eines zu hohen Druckes an den Maßstab wegen dessen Biegung einen Meßfehler verursachen kann.

Aus DE 27 27 769 und DE 28 20 753 ist ein Verbindungselement zwischen dem dem Schlitten und der Abtasteinheit bekannt, das aus gekreuzt liegenden Walzen und einer Kopplungsfeder besteht und bei dem eine Walze am Schlitten und die andere an der Abtasteinheit befestigt sind und die Kopplungsfeder sowohl an der Abtasteinheit als auch am Schlitten befestigt ist.

Aus DE 23 49 944 ist ein Verbindungselement zwischen dem Schlitten und der Abtast einheit bekannt, bei dem eine Kugel in einer kegelförmigen Bohrung anliegt. Die Kugel ist einseitig an einem fest eingespannten Federdraht befestigt und der ist am Schlitten befestigt und drückt mit seiner Federungskraft die Abtasteinheit über die Kugel an den Maßstab und gegen die Hilfsführungen. Ein Nachteil dieses Verbindungselements liegt darin, daß eine genaue Rundung der konischen Bohrung schwer erreichbar ist, was zu einer Hysterese in der Verbindung führen kann, außerdem ist die Andruckkraft an den gläsernen Maßstab und die Hilfsführungen schlecht definiert.

Aus DE 29 29 989 und GB 20 70 253 ist ein Verbindungselement zwischen dem Schlit ten und der Abtasteinheit einer linearen Meßvorrichtung bekannt, bei dem ein ein seitig fest eingespannter Federdraht dreieckförmig ist und mit seinen innenliegenden Flächen an einem kegelförmigen Element aufsitzt oder mit seinen Ecken in einer konischen Bohrung anliegt. Die Nachteile sind den oben beschriebenen ähnlich, d. h. eine genügend genaue Rundung des Kegels oder der Bohrung ist schwer erzielbar und auch der Druck der Feder an den Maßstab und die Hilfsführung ist relativ undefiniert.

Bei allen Ausführungen mit dem einseitig fest eingespannten Draht müssen noch mögliche Fehler wegen der Elastizität und der möglichen Ablenkung des Federdrahtes in der Bewegungsrichtung der Abtasteinheit berücksichtigt werden, was auch zu Meß fehlern führen kann.

Der beschriebene Stand der Technik bildet die Grundlage für die Aufgabe der Erfin dung, d. h. die Schaffung einer neuen Lösung des mechanischen Teils der optoelektri schen Meßeinrichtung, um wegen des optoelektrischen Prinzips der Generierung der Meßsignale eine fast ideale Parallelität des Strichrasters auf dem glasernen Maßstab mit dem Strichraster auf der Abtasteinheit zu erzielen, die auch ermöglichen soll, daß die Abtasteinheit genau den längsgerichteten Bewegungen des Schlittens folgt, während die Bewegungen des Schlittens in anderen Richtungen nicht wahrgenommen werden dürfen. Die Kopplung soll ein Spiel zwischen der Abtasteinheit und dem Schlitten gänzlich ausschließen, weil dieses Spiel eine unerwünschte Hysterese bei der Messung bedeuten würde.

Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß der gläserne Maßstab auf seiner ganzen Länge unmittelbar an einer Rippe des Metallprofils anliegt und von der einen und der anderen Seite mit einem hochelastischen Klebstoff angeklebt ist. Über einen derart befestigten Maßstab gleitet die Abtasteinheit, die mit in Kreuzform zusammengekop pelten Prismen verbunden ist, die je eine U- oder V-förmige Nut besitzen und in denen eine Kugel angeordnet ist.

Die Erfindung wird im weiteren genauer beschrieben und anhand eines Aus führungsbeispiels erläutert, das in den Zeichnungen dargestellt ist. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen linearen optoelektrischen Vorrich tung zur Messung oder Einstellung der gegenseitigen Lage zweier Gegenstände in teilweisem Querschnitt,

Fig. 2 einen Querschnitt der erfindungsgemäßen linearen optoelektrischen Vorrich tung,

Fig. 3 eine Ansicht von unten auf die kreuzförmig liegenden Kopplungselemente,

Fig. 4 eine Seitenansicht der Elemente nach Fig. 3 in teilweisem Querschnitt.

Die erfindungsgemäße lineare optoelektrishe Vorrichtung zur Messung oder Einstel lung der gegenseitigen Lage zweier Gegenstände, dargestellt in Fig. 1 und 2, besitzt ein Metallgehäuse OH bestehend aus Profilen 2 und 3, über dessen ganze Länge eine Nut 3 a mit einer daraus ragenden dreieckigen oder halbrunden Rippe 9 und eine Nut 3 b verlaufen, wobei in der Nut 3 b eine runde oder halbrunde Führung 26 angeordnet ist, die als Hilfsführung dient.

Über einen gläsernen Maßstab 8, auf dem ein transparentes Meßstrichnetz aufgetragen ist, wird mit Hilfe der Rollenlager 14 und 15 eine Abtasteinheit OE mit einer Ab tastskala 18 geführt. Der Maßstab 8 ist am Metallprofil 3 derart mit einem elastischen Klebstoff 10 befestigt, daß die Leiste mit ihrer ganzen Länge am Rand der längsverlaufenden Rippe 9 anliegt, die im Metallprofil 3 eingeformt ist. Auf diese Weise ist der Maßstab 8 derart im Profil 3 eingesetzt, daß sich eventuelle Un ebenheiten, Krümmungen und Fehler an der unteren Oberfläche 11 der Nut 3 a zusam men mit der Rippe 9 nicht auf die Geradlinigkeit des Maßstabs 8 auswirken. Der Rand der Rippe 9 ermöglicht auch ein einfaches Einsetzen des Maßstabs 8, indem dieser direkt auf die Rippe 9 aufgelegt wird und dadurch einen gleichmäßigen Spalt für den Klebstoff 10 über die ganze Länge sicherstellt. Gleichzeitig ist auch der obere Rand der Rippe 9 in Längsrichtung genügend gerade, daß der Maßstab 8 nicht verbogen ist. Der hochelastische Klebstoff 10, der auf beiden Seiten der Rippe 9 aufgetragen ist, bildet einerseits eine feste Verbindung zwischen dem Maßstab 8 und dem Metallprofil 3 und ermöglicht gleichzeitig gegenseitige Bewegungen zwischen dem Maßstab 8 und dem Profil 3, die wegen unterschiedlicher Temperaturkoeffizienten auftreten können.

Zwischen der oberen Oberfläche der Nut 3 b und dem Maßstab 8 ist eine Dichtung 22 angeordnet, die die Befestigung des Stabes 8 zusätzlich versteift.

Die Abtasteinheit OE ist aus einem Unterteil 5 und einem Oberteil 4 zusammen gesetzt. Der Oberteil 4 besitzt drei Lager 14 und der Unterteil 5 besitzt vier Lager 15, die mit der Kraft der Feder 24 gegen den Maßstab 8 angedrückt werden. Die Andruck stärke der Feder 24 kann mit einer Schraube 23 eingestellt werden. Die Lager 14 und 15 ermöglichen eine gute Führung der Einheit OE über den Stab 8, so daß der Spalt zwischen dem Stab 8 und der Abtastskala 18 immer konstant bleibt. Die Abtasteinheit OE wird am Profil 3 noch mit Hilfe von zwei Lagern 13 geführt, die über eine Führung 26 rollen. Die nötige Andruckskraft auf die Führung 26 wird durch eine Feder 16 er zeugt.

Der Oberteil der Abtasteinheit OE enthält eine formschlüssige Verbindung von zwei Prismen 6 a und 6 b mit einer Kugel 7, wie das aus Fig. 3 und 4 ersichtlich ist. Am Ober teil 4 ist horizontal das Prisma 6 a befestigt, in dessen V-förmiger Nut die Kugel 7 liegt, die auch in der V-förmigen Nut des Prismas 6 b liegt. Das Prisma 6 b liegt rechtwinklig zum Prisma 6 a und ist fest im Schlitten 1 eingebaut. Auf dem Prisma 6 b befindet sich ein Sicherungselement 17, das eine Schraube, ein Plättchen oder ein Drahtstück sein kann. Die Prismen 6 a und 6 b können auch derart eingebaut sein, daß das Prisma 6 a im Teil 4 vertikal und das Prisma 6 b im Schlitten 1 horizontal eingebaut ist. Die formschlüssige Verbindung zwischen dem Schlitten 1 und dem Teil 4 der Abtasteinheit OE wird durch eine an ihnen befestigte Zugfeder 12 aufrechterhalten.

Das Gehäuse OE kann in einer Ausführungsform auch derart gefertigt sein, daß die Profile 2 und 3 aus einem Stück bestehen. Auch die Abtasteinheit OE kann aus einem einzigen Teil bestehen.

Claims

1. Lineare optoelektrische Vorrichtung zur Messung oder Einstellung der gegenseitigen Lage zweier Gegenstände, bei der sich der Maßstab und die Abtasteinheit in einem steifen Hohlprofil befinden, wobei die Abtasteinheit selbsttragend an diesem Maßstab geführt wird und sich an zwei Punkten am Profil abstützt und die Abtasteinheit beweg bar mit dem Schlitten verbunden ist, der seinerseits fest mit dem zu messenden Gegenstand verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß am Oberteil (4) der Abtast einheit (OE) fest ein Prisma (6 a) und am Schlitten (1) fest ein zweites Prisma (6 b) befestigt ist, daß in jedem Prisma (6 a, 6 b) je eine Nut ausgebildet ist, wobei diese Nuten kreuzartig zueinander zugekehrt sind und die Prismen (6 a, 6 b) formschlüssig durch eine Kugel (7) verbunden sind, die in den beiden Nuten liegt, wobei die formschlüssige Verbindung durch eine am Schlitten (1) und am Oberteil (4) der Ab tasteinheit (OE) befestigte Zugfeder (12) aufrechterhalten wird.

2. Lineare optoelektrische Vorrichtung zur Messung oder Einstellung der gegenseitigen Lage zweier Gegenstände nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am freien Ende des am Schlitten (1) befestigten Prismas (6 b) ein die Bewegung der Kugel (7) begrenzendes Sicherungselement (17) befestigt ist.

3. Lineare optoelektrishe Vorrichtung zur Messung oder Einstellung der gegenseitigen Lage zweier Gegenstände nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nut (3 a) des Profils (3) aus der Anliegefläche des Maßstabs (8) eine längs der Nut (3 a) ver laufende Rippe (9) ragt, an der der Maßstab (8) anliegt und an beiden Seiten der Rippe (9) mit einem hochelastischen Klebstoff (10) an das Profil (3) angeklebt ist, wobei zwi schen die obere Oberfläche der Nut (3 a) und den Maßstab (8) eine elastische Dichtung (22) eingelegt ist.

4. Lineare optoelektrische Vorrichtung zur Messung oder Einstellung der gegenseitigen Lage zweier Gegenstände nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut in den Prismen (6 a, 6 b) V- oder U-förmig ist.