DE4101579C2 - Positionsmeßeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine gekapselte Po­ sitionsmeßeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Derartige Positionsmeßeinrichtungen können als Län­ gen- oder Winkelmeßeinrichtungen ausgeführt sein, die nach den verschiedensten physikalischen Prinzi­ pien arbeiten.

Die Positionsmeßeinrichtungen werden an Maschinen eingesetzt, um die Relativlage zweier oder mehrerer Maschinen-Bauteile zu bestimmen.

Bei gekapselten Positionsmeßeinrichtungen ist es erforderlich, im Gehäuse einen Längsschlitz vorzu­ sehen, durch den ein Mitnehmer ins Innere des Ge­ häuses hineinragen kann, um die dort befindliche Baueinheit zum Abtasten der Meßteilung mit dem außerhalb des Gehäuses angebrachten Montagefuß zu verbinden. Bei Relativbewegungen von beispielsweise Bett und Schlitten einer Maschine wird die Maschi­ nenbewegung auf die Meßteilung bzw. die Abtastbau­ einheit übertragen, wobei der Mitnehmer innerhalb des Schlitzes in Bewegungsrichtung relativ ver­ fahren und die Bewegung gemessen wird.

Zum Schutze der hochempfindlichen Meßteilung muß der Schlitz im Gehäuse möglichst gut verschlossen sein, und nur im Bereich des Mitnehmers soll eine Durchtrittsmöglichkeit zum Inneren des Gehäuses gegeben sein.

Eine derartige Meßeinrichtung zeigt beispielsweise die DE-PS 28 46 768, bei der ein Maßstab und eine Abtasteinheit in einem Hohlkörper eingebracht sind, der einen in Meßrichtung durchgehenden Schlitz auf­ weist, welcher mittels dachförmig angeordneter Dichtelemente in Form von Kunststoff- oder Gummi­ lippen verschlossen ist, durch die ein Mitnehmer hindurchgreift, um die Abtasteinheit mit einem zu messenden Objekt zu verbinden.

Bei der vorgenannten Meßeinrichtung müssen die Dichtlippen zur möglichst hermetischen Abschirmung des Gehäuses eng am Mitnehmer anliegen und daher elastisch und mit hoher Rückstellkraft ausgebildet sein. Infolge der durch die hohen Rückstellkräfte auftretenden Reibungskräfte am Mitnehmer bei der Meßbewegung kann der Mitnehmer Deformationen in Meßrichtung erfahren, die der Meßgenauigkeit ab­ träglich sind. Die Aufbiegung der Dichtlippen durch den Mitnehmer hat Tordierungen der Dichtlippen in Längserstreckung des Schlitzes zur Folge, so daß im Dauerbetrieb die Dichtlippen einer erheblichen mechanischen Belastung ausgesetzt sind.

Aus der DE 32 15 334 C1 ist eine gekapselte Positionsmeßeinrichtung bekannt, bei der die Dichteelemente aus dicht gebündelten Fasern bestehen, wobei auch metallische Fasern verwendet werden können.

Aus der US 4 117 439 ist ebenfalls eine Längenmeßeinrichtung bekannt. Dort werden elastische Dichtelemente von in Längsrichtung verlaufenden Metallstreifen verstärkt.

In der DE 34 15 347 A1 werden gummielastische Profile beschrieben, die zugfeste Elemente aufweisen, die sich in Längsrichtung erstrecken.

Ferner ist aus der DE 24 60 406 B2 eine Meßeinrichtung bekannt, bei der die Dichtwirkung von elastischen Dichtlippen durch an den Dichtspalten befindliche magnetische Flüssigkeit verbessert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Po­ sitionsmeßeinrichtung zu schaffen, bei der die Ab­ dichtung des Gehäuseschlitzes mechanisch äußerst widerstandsfähig ist und bei der die Abdichteigen­ schaften in hinreichendem Maße auch im Dauerbetrieb gegeben sind, wobei die Montage einfach sein soll.

Diese Aufgabe wird durch eine Positionsmeßeinrich­ tung mit den kennzeichnenden Merkmalen des An­ spruches 1 gelöst.

Die besonderen Vorteile der erfindungsgemäßen Ab­ dichtung der Positionsmeßeinrichtung liegen in der mechanischen Widerstandsfähigkeit der Dichtlamellen und in der einfachen Montage, wobei die Maßhaltig­ keit dauerhaft erhalten bleibt.

Welche der vielfältigen Möglichkeiten, die durch die Unteransprüche aufgezeigt werden, der Fachmann letztendlich realisiert, hängt vom Anwendungsfall ab.

Anhand von Ausführungsbeispielen soll die Erfindung nachstehend mit Hilfe der Zeichnungen noch näher erläutert werden.

Es zeigt

Fig. 1 einen Ausschnitt einer Längenmeß­ einrichtung mit Dichtlippen;

Fig. 2 bis 4 verschiedene Dichtlippenquer­ schnitte.

Eine in Fig. 1 dargestellte Längenmeßeinrichtung 1 besteht im wesentlichen aus einem Leichtmetall-Ge­ häuse 2, in dem ein Meßteilungs-Trägerkörper 3 in bekannter Weise befestigt ist. Das Gehäuse 2 ist teilweise geschnitten dargestellt, so daß eine Ab­ tasteinrichtung 4 sichtbar wird. Die Abtasteinrich­ tung 4 tastet in ebenfalls bekannter Weise photo­ elektrisch eine Meßteilung 3a ab, die auf dem Meß­ teilungs-Trägerkörper 3 aufgebracht ist. Ein Mit­ nehmer 5, der den Querschnitt eines zweiseitigen Schwertes hat, verbindet die Abtasteinrichtung 4 mit einem Montagefuß 6. Der Mitnehmer 5 durchragt einen Längsschlitz 2a im Gehäuse 2, der durch dach­ förmig angeordnete Dichtlippen 7 und 8 abgedichtet ist.

Eine nicht dargestellte Maschine, bei der die Ver­ schiebungen zwischen Maschinenbett und Schlitten gemessen werden sollen, trägt am Maschinenbett über Montagefuß 6 und Mitnehmer 5 die Abtasteinrichtung 4 und am Schlitten das Gehäuse 2 mit dem Meßtei­ lungs-Trägerkörper 3.

Wie eingangs beschrieben, dienen die Dichtlippen 7 und 8 zur Abdichtung des Gehäuse-Längsschlitzes 2a.

Im Dichtlippenfuß - also an einer Verdickung der Dichtlippen - befindet sich jeweils ein metallischer Faden oder Draht 9 und 10, der zugfest ist. Beim Einziehen in das Gehäuse 2 kann die Dichtlippe nunmehr nicht mehr überdehnt werden, die Paßgenauigkeit bleibt erhalten.

Der metallische Draht ist von Strom durchflossen und erzeugt ein steuerbares Magnetfeld. Es kann sich eine magnetische Flüssigkeit im Dichtspalt befin­ den. Ein Beispiel ist in Fig. 4 angegeben. Dort ist eine Dichtlippe 48 dargestellt, in deren Dicht­ lippenfuß 48a sich ein Draht 410 als zugfestes Ele­ ment befindet. Ein Gewebestreifen 410b ist außen auf der Dichtlippe 48 als zusätzliches zugfestes Element aufgebracht. Ein weiterer Draht 410a be­ findet sich am freien Ende 48b der Dichtlippe 48. Dieser Draht 410a wird im eingebauten Zustand der Dichtlippe 48 von Strom durchflossen, so daß ein Magnetfeld erzeugt wird. Magnetische Flüssigkeit 11 befindet sich im Dichtspalt und dichtet in der Be­ rührungszone der Dichtlippen den Spalt noch weiter ab. Eine zweite Dichtlippe ist nicht gezeigt, die paarweise Anordnung der Dichtlippen entspricht der in Fig. 1 aufgezeigten Lösung. Dies gilt auch für die Dichtlippen nach den Fig. 2 und 3.

In Fig. 2 ist eine Variante 28 einer Dichtlippe gezeigt. Sowohl im Dichtlippenfuß 28a als auch am freien Ende 28b der Dichtlippe 28 sind Fäden 210 und 210a als zugfeste Elemente eingebracht.

Eine weitere Ausführungsform ist in Fig. 3 ge­ zeigt. Auch dort befindet sich im Dichtlippenfuß 38a ein Faden oder Draht 310 als zugfestes Element. Weitere Fäden oder Drähte 310a, 310b und 310c be­ finden sich in dem geschlitzten freien Ende 38b der Dichtlippe 38.

Aus diesen drei Ausführungsbeispielen wird deut­ lich, daß jegliche Form von Dichtlippen, wie sie in Fig. 1 schematisch als 7 und 8 bezeichnet sind, mit zugfesten metallischen Elementen unterschiedlicher Ausfüh­ rungsform ausgerüstet werden kann.

Die Verwendung von stromdurchflossenen metallischen Elementen bietet besondere Vorteile, wenn gleichzeitig zur Steifig­ keit bzw. Zugfestigkeit in Längsrichtung noch Zu­ satzfunktionen wie das bereits erwähnte Magnetfeld oder eine Heizung der Dichtlippen erwünscht ist. Mit Hilfe der Heizung kann in gewissen Grenzen die Kondensation von Feuchtigkeit im Gehäuse beeinflußt werden. Dies kann ganz erheblich zur Betriebs­ sicherheit beitragen.

Claims (5)

1. Gekapselte Positionsmeßeinrichtung mit einem einen Schlitz aufweisenden Gehäuse, der mit Dichtlippen aus elastischem Material abgedichtet ist, die wenigstens ein in Längsrichtung verlaufendes Metallelement aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallelement (9, 10, 210, 210a, 310, 310a, 310b, 310c, 410a, 410b) stromdurchflossen ist.

2. Gekapselte Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das stromdurchflossene Metallelement ein Draht (9, 10, 210, 210a, 310, 310a, 310b, 310c, 410, 410a) ist.

3. Gekapselte Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das stromdurchflossene Metallelement ein Streifen (410b) ist.

4. Gekapselte Positionsmeßeinrichtung nach einem der An­ sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit den stromdurchflossenen Metallelementen (9, 10, 210, 210a, 310, 310a, 310b, 310c, 410a, 410b) eine Heizung der Dichtlippen (48) erfolgt.

5. Gekapselte Positionsmeßeinrichtung nach einem der An­ sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch die stromdurchflossenen Metallelemente (9, 10, 210, 210a, 310, 310a, 310b, 310c, 410a, 410b) ein steuerbares Magnetfeld gebildet wird und daß als zusätzliches Dichtungsmedium im Magnetfeld Magnetflüssigkeit (11) dient.