DE4306951A1 - Wegmeßsystem - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Wegmeßsystem zur Erfassung des
Weges eines sich bewegenden Maschinenelements, umfassend
ein sich in einer Längsrichtung erstreckendes Gehäuse,
einen in dem Gehäuse sich parallel der Meßrichtung er
streckenden Meßfühler und ein gegenüber dem Gehäuse in der
Längsrichtung bewegliches, berührungslos auf den Meßfühler
wirkendes Wegerfassungselement.
Derartige Wegmeßsysteme sind aus dem Stand der Technik
bekannt. Bei diesen Wegmeßsystemen wird das Wegerfassungs
element direkt an dem Maschinenelement gehalten und von
dem Maschinenelement in der Längsrichtung bewegt. Nach
teilig hierfür ist, daß sich das Maschinenelement, um eine
Abstandstoleranz zwischen Meßfühler und Wegerfassungs
element einzuhalten, im wesentlichen mit geringen Tole
ranzen parallel zur Längsrichtung bewegen muß.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Weg
meßsystem der gattungsgemäßen Art derart zu verbessern,
daß die vorstehend genannten Anforderungen an das Maschi
nenelement nicht mehr gestellt werden müssen.
Diese Aufgabe wird bei einem Wegmeßsystem der eingangs be
schriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das
Wegerfassungselement an dem Gehäuse durch eine Längsfüh
rung in allen Richtungen quer zur Längsrichtung unbeweg
lich geführt ist, daß das Wegerfassungselement über eine
Verbindungsstange mit dem Maschinenelement verbunden
ist, daß zwischen der Verbindungsstange und dem Weger
fassungselement ein erstes Gelenk und zwischen der Ver
bindungsstange und dem Maschinenelement ein zweites Gelenk
vorgesehen ist und daß die Gelenke mindestens jeweils eine
Beweglichkeit um eine Achse aufweisen, die zu der des je
weils anderen parallel ausgerichtet ist.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung besteht die Möglichkeit,
eine Wegmessung in Längsrichtung auch dann vorzunehmen,
wenn sich das Maschinenelement nicht mit den geforderten
Toleranzen bezüglich der Längsrichtung bewegt. Es ist
sogar möglich, eine Wegmessung auch dann vorzunehmen, wenn
sich ein Angriffspunkt des Gelenks zwischen Maschinenele
ment und Verbindungsstange auf einer irgendwie gearteten
Bahn beispielsweise einer elliptischen Bahn bewegt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Gelenke eine Beweg
lichkeit um zwei quer zueinander verlaufende Achsen auf
weisen, die jeweils parallel zueinander ausgerichtet sind,
da in diesem Fall noch größere Abweichungen des Angriffs
punkts des Gelenks zwischen Maschinenelement und Verbin
dungsstange von einer geraden Linie kompensierbar sind.
Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel sieht vor,
daß jedes der Gelenke eine Beweglichkeit in drei jeweils
quer zueinander verlaufenden Achsen aufweist, so daß eine
Kompensation einer im beliebig im Raum liegenden Bewe
gungsbahn des Angriffspunkts des Gelenks zwischen Maschi
nenelement und Verbindungsstange möglich ist.
Hinsichtlich der Längsführung wurde bislang lediglich aus
geführt, daß diese an dem Gehäuse angeordnet ist.
Durch die Tatsache, daß zwischen dem Maschinenelement und
der Verbindungsstange sowie der Verbindungsstange und dem
Wegerfassungselement jeweils ein Gelenk vorgesehen ist,
wirken auf die Längsführung äußerst geringe Querkräfte, so
daß es nicht erforderlich ist, diese Längsführung sehr
stabil auszuführen. Um möglichst geringe Querkräfte auf
die Längsführung wirken zu lassen ist es vielmehr vorteil
haft, daß die Längsführung möglichst leichtgängig ausge
bildet ist. Aus diesem Grund ist vorzugsweise vorgesehen,
daß zwei im Abstand voneinander angeordnete und parallel
zueinander verlaufende Längsführungen vorgesehen sind.
Diese sind insbesondere so ausgebildet, daß jede Längsfüh
rung eine Führungsnut aufweist und daß die Führungsnuten
der Längsführungen einander zugewandt angeordnet sind und
parallel im Abstand von einander zur Längsrichtung verlau
fen. Mit einer derartigen Anordnung der Längsführungen
wird in besonders einfacher Weise eine Leichtgängigkeit
der Längsführungen erreicht.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Führungsnuten in
jeweils einer Seitenwand des Gehäuses ausgebildet sind.
Vorzugsweise liegen dabei die Führungsnuten in einem über
eine Oberwand des Gehäuses überstehenden Bereich der
Seitenwände, so daß sich in einfacher Weise die beiden
Längsführungen über der Oberwand anordnen lassen.
Hinsichtlich der Führung des Wegerfassungselements in den
Längsführungen wurden bislang keine näheren Angaben ge
macht. So wäre es beispielsweise möglich, das Weger
fassungselement direkt durch die Längsführungen in der
Längsrichtung zu führen.
Aus Gründen einer Leichtgängigkeit der Bewegung in den
Längsführungen ist jedoch von Vorteil, wenn das Weger
fassungselement an einem von den Längsführungen geführten
Schlitten angeordnet ist.
Vorzugsweise ist dabei der Schlitten so ausgebildet, daß
er mit Gleitkörpern in den Nuten geführt ist.
Durch das Vorsehen eines Schlittens wird die Möglichkeit
geschaffen, das Führungsverhältnis und somit die Leicht
gängigkeit der Längsführung des Wegerfassungselements vor
teilhaft aus zu gestalten.
Im Rahmen der bislang erfolgten Beschreibung der Ausfüh
rungsbeispiele wurde nichts darüber ausgesagt, wo der Meß
fühler in dem Gehäuse angebracht ist. Besonders vorteil
haft ist es, wenn die Oberwand des Gehäuses eine Kapselung
für den Meßfühler trägt, so daß das Wegerfassungselement
möglichst nahe bei dem Meßfühler angeordnet ist.
Vorzugsweise ist die Kapselung dabei so ausgebildet, daß
sie einen Kanal für den Meßfühler aufweist, welcher sich
in der Längsrichtung erstreckt.
Ein besonders zweckmäßiges Ausführungsbeispiel sieht vor,
daß die Kapselung durch eine Aufwölbung der Oberwand ge
bildet ist, so daß vorzugsweise der in dem Kanal ange
ordnete Meßfühler ebenfalls seinerseits über der Oberwand
zu liegen kommt.
Hinsichtlich der relativen Anordnung der Kapselung bezüg
lich der Längsführungen ist vorzugsweise vorgesehen, daß
die Kapselung zwischen den Längsführungen, vorzugsweise
mittig zwischen denselben liegt, so daß das Wegerfassungs
element nahe der Kapselung geführt werden dann und damit
auch unmittelbar in der Nähe der Längsführungen liegt,
wodurch eine besonders vorteilhafte, möglichst spielfreie
Führung des Wegerfassungselements in der Längsrichtung er
reichbar ist.
Hinsichtlich der Wechselwirkung des Wegerfassungselements
mit dem Meßfühler wurden bislang keine weiteren Angaben
gemacht. So ist es besonders vorteilhaft, wenn das Weger
fassungselement über ein Magnetfeld durch die Kapselung
hindurch auf den Meßfühler wirkt, das heißt, wenn die
Kapselung magnetfelddurchlässig ausgebildet ist.
Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel eines er
findungsgemäßen Wegmeßsystems sieht vor, daß das Gehäuse
aus Aluminium hergestellt ist.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn das Gehäuse einen Pro
filabschnitt aus einem Strangpressprofil aufweist, wobei
der Profilabschnitt vorzugsweise auch mit den Längsfüh
rungen und der Kapselung für den Meßfühler versehen ist.
Weitere Merkmale und Vorteile sind Gegenstand der nachfol
genden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung
einiger Ausführungsbeispiele.
In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 Eine perspektivische Ansicht eines erfindungs
gemäßen Wegmeßsystems;
Fig. 2 einen Schnitt Längslinie 2-2 in Fig. 2 und
Fig. 3 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Weg
meßsystems.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ultra
schall-Wegmeßsystems, dargestellt in den Fig. 1 bis 3
weist ein als Ganzes mit 10 bezeichnetes Gehäuse auf,
welches seinerseits einen in einer Längsrichtung 13 lang
gestreckten und vorzugsweise als Strangpreßprofil aus
Aluminium hergestellten Profilabschnitt 12 umfaßt, welcher
jeweils endseitig durch Deckel 14 und 16 verschlossen ist.
Auf dem Profilabschnitt 12 ist ein als Ganzes mit 18 be
zeichneter Schlitten geführt, welcher seinerseits, wie in
Fig. 3 dargestellt, mittels einer Verbindungsstange 20 mit
einem Maschinenelement 22 verbindbar ist.
Die Verbindung zwischen dem Schlitten 18 und der Verbin
dungsstange 20 erfolgt über ein als Kugelgelenk ausgebil
detes Gelenk 24, welches um drei zueinander senkrechte
Achsen 26, 28 und 30 bewegbar ist. Wobei die Bewegbarkeit
des Gelenks 24 um parallel zu einer
Führungsebene 32 des Schlittens 18 ausgerichtete Achsen 28
und 30 auf einen Winkelbereich begrenzt ist, während die
Drehbarkeit um die Achse 26, welche senkrecht auf der Füh
rungsebene 32 steht, unbegrenzt ist.
Darüber hinaus erfolgt die Verbindung zwischen der Verbin
dungsstange und dem Maschinenelement 22 ebenfalls über ein
Gelenk 34, welches seinerseits ebenfalls um 3 senkrecht
aufeinanderstehende Achsen 36, 38 und 40 drehbar ist.
Dieses Gelenk 34 ist als Kugelgelenk ausgeführt, wobei
eine Innenkugel vorzugsweise über einen Bolzen 42 mit dem
Maschinenelement 22 verbindbar ist. Dabei ist das Gelenk
34 um die zum Bolzen 42 koaxiale Achse 36 unbegrenzt dreh
bar, während um die übrigen Achsen 38 und 40, die senk
recht dazu stehen, eine begrenzte Drehbarkeit gegeben ist.
Darüber hinaus ist die Verbindungsstange 20 zwischen den
Gelenken 24 und 34 noch mit einer Längenverstelleinrich
tung 44 versehen, mit welcher eine Länge der Verbindungs
stange 20 einstellbar ist.
Der in Fig. 2 dargestellte Profilabschnitt 12 umfaßt einen
Boden 50, welcher mit einer Auflagefläche 52 beispiels
weise auf einer Maschine montierbar ist. Von dem Boden 50
erheben sich zwei Seitenwände 54 und 56 des Profilab
schnitts, welche parallel zueinander verlaufen und durch
eine parallel zum Boden 50 verlaufende Oberwand 58 mitein
ander verbunden sind. Zwischen den Seitenwänden 54 und 56
sowie dem Boden 50 und der Oberwand 58 verbleibt ein
innerer Hohlraum 60, welcher zur Aufnahme einer elek
trischen Auswerteschaltung 62 dient, wobei hierzu an
Innenseiten der Seitenwände 54 und 56 sich in der Längs
richtung 13 erstreckende Nuten 64 und 66 vorgesehen sind,
in welche ein Träger 68 für die Schaltung 62 einschiebbar
ist.
Darüber hinaus sind zur Fixierung des Profilabschnitts 12
auf einer Maschine in Außenseiten der Seitenwände 54 und
56 vorzugsweise in geringem Abstand über dem Boden 50
Haltenuten 70 und 72 eingeformt, in welche ein Haltebügel
74 mit seinen Haltekrallen 76 und 78 eingreift. Dabei ist
der Haltebügel 74 vorzugsweise als einstückiges ungefähr
U-förmiges Teil ausgebildet, wobei die beiden freien
Schenkel des U nach innen zur Ausbildung der Haltekrallen
76, 78 eingebogen sind. Ferner dient der Haltebügel 64 mit
einem unteren Schenkel 80 als Auflage für den Profilab
schnitt 12.
Auf der Oberwand 58 sitzt eine Aufwölbung 90, welche in
ihrem Inneren einen sich in der Längsrichtung 13 er
streckenden Längskanal 92 aufweist, in welchem ein Meß
fühler 94 aufgenommen ist. Die Aufwölbung 90 dient somit
als Kapselung für den Meßfühler 94 und ist so angeordnet,
daß der Meßfühler oberhalb einer Oberseite 96 der Oberwand
58 in dem Längskanal 92 liegt.
Der Meßfühler 94 ist dabei vorzugsweise ein magnetostrik
tiver Stab der zur Ultraschallmessung dient. Vorzugsweise
ist der Meßfühler 94 ein magnetostriktives Rohr und Teil
eines Ultraschall-Wegmeßsystems, wie es beispielsweise in
dem deutschen Patent 33 43 310 beschrieben ist.
Als Wegerfassungselement dienen dabei drei in radialer
Richtung zu einer Längsachse 98 des Meßfühlers 94 ange
ordnete Magnete 100, welche in dem Schlitten 18 angeordnet
sind. Der Meßfühler 96 erfaßt somit die relative Lage der
Magnete 100 in der Längsrichtung 13 bezogen auf den Meß
fühler 94.
Die Magnete 100 sind hierzu in Bohrungen 102 eines umge
kehrt U-förmigen und die Aufwölbung 90 übergreifenden
Mittelkörpers 104 des Schlittens 18 eingesetzt und werden
von dem Schlitten 18 im Abstand von der Aufwölbung 90
geführt.
Die Führung des Schlittens 18 erfolgt durch zwei Längsfüh
rungen 106 und 108. Diese weisen zwei Führungsnuten 110
und 112 auf, die am Profilabschnitt 12 ausgebildet sind.
In diesen Führungsnuten 110 und 112 gleiten Gleitkörper
114 und 116 des Schlittens, wobei in jeder der Führungs
nuten 110 und 112 zwei derartiger Gleitkörper 114 bzw. 116
gleiten.
Diese Gleitkörper 114 und 116 sind jeweils an sich in der
Längsrichtung 13 über den Mittelkörper 104 des Schlittens
18 beiderseits hinauserstreckenden und vom Schlitten 18
umfaßten Armen 118 bzw. 120 gehalten.
Die Führungsnuten 110 und 112 sind an dem Profilabschnitt
12 oberhalb der Oberwand 58 einander zugewandt angeordnet
und sind dabei in über die Oberwand 58 hinausgezogene Ab
schnitte 122 und 124 der Seitenwände 54 und 56 eingeformt
und zwar so, daß jeweils ein Nutboden 126
parallel zu der Seitenwand 56 und im wesentlichen senk
recht zur Oberseite 96 verläuft und seitliche Nutenwände
128 und 130 im wesentlichen parallel zur Oberseite 96
verlaufen.
Somit sind die Führungsnuten 110 und 112 außerdem der Auf
wölbung 90 zugewandt, welche vorzugsweise mittig zwischen
diesen beiden liegt.
Damit liegen auch die Arme 118 und 120 des Schlittens 18
jeweils in einem zwischen der jeweiligen Führungsnut 110
bzw. 112 und der Aufwölbung 90 sich bildenden Zwischen
raum, der sich über die gesamte Längsrichtung 13 des Pro
filabschnitts 12 erstreckt.
Die Länge der Arme 118 und 120 ist dabei so bemessen, daß
die von diesen getragenen Gleitkörper 114 und 116 stets
noch in der jeweiligen Führungsnut 110 und 112 verlaufen,
solange die Magnete 100 noch in einem erlaubten Meßbereich
132 in der Längsrichtung 13 über dem Profilabschnitt 12
stehen.
Aufgrund der Führung des Schlittens 18 in den Längsfüh
rungen 106 bzw. 108 an dem Gehäuse 10 und der Verbindungs
stange 20 mit den Gelenken 24 und 34 besteht die Möglich
keit, daß sich das Maschinenelement seinerseits auf einer
nichtlinearen Bahn 134 bewegen kann, welche beispielsweise
eine schräg im Raum liegende elliptische Bahn ist. Die Be
wegungen des Maschinenelements 22 werden durch die Verbin
dungsstange 20 mit
den Gelenken 24 und 34 in eine reine Linearbewegung des
Schlittens 18 in der Längsrichtung 13 umgesetzt, die in
einfacher Weise durch den sich ebenfalls parallel zur
Längsrichtung 13 erstreckenden Meßfühler 94 erfaßbar ist.
Dabei erfaßt der Meßfühler 94 alle Komponenten der Bahn
134, welche parallel zur Längsrichtung 13 verlaufen.
Claims (16)
1. Wegmeßsystem zur Erfassung des Weges eines sich be
wegenden Maschinenelements, umfassend ein sich in
einer Längsrichtung erstreckendes Gehäuse, einen in
dem Gehäuse angeordneten, sich parallel zu der
Längsrichtung erstreckenden Meßfühler und ein gegen
über dem Gehäuse in der Längsrichtung bewegliches,
berührungslos auf den Meßfühler wirkendes Weger
fassungselement,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Wegerfassungselement (100) an dem Gehäuse (10)
durch eine Längsführung (106, 108) in allen Rich
tungen quer zur Längsrichtung (13) unbeweglich ge
führt ist, daß das Wegerfassungselement (100) über
eine Verbindungsstange (20) mit dem Maschinenelement
(22) verbunden ist, daß zwischen der Verbindungs
stange (20) und dem Wegerfassungselement (100) ein
erstes Gelenk (24) und zwischen der Verbindungs
stange (20) und dem Maschinenelement (22) ein
zweites Gelenk (34) vorgesehen ist und daß die Ge
lenke (24, 34) mindestens jeweils eine Beweglichkeit
um eine Achse (26, 28, 30; 36, 38, 40) aufweisen,
die zu der des jeweils anderen Gelenks (34, 24)
parallel ausgerichtet ist.
2. Wegmeßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Gelenke (24, 34) eine Beweglichkeit in
zwei quer zueinander verlaufenden Achsen (26, 28,
30; 36, 38, 40) aufweisen, die jeweils parallel zu
einander ausgerichtet sind.
3. Wegmeßsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß jedes der Gelenke (24, 34) eine Beweg
lichkeit in drei, jeweils quer zueinander verlaufen
den Achsen (26, 28, 30; 36, 38, 40) aufweist.
4. Wegmeßsystem nach einem der voranstehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Längs
führungen (106, 108) vorgesehen sind.
5. Wegmeßsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich
net, daß jede Längsführung (106, 108) eine Führungs
nut (110, 112) aufweist und daß die Führungsnuten
(110, 112) der Längsführungen (106, 108) einander
zugewandt angeordnet sind und im Abstand parallel
zur Längsrichtung (13) verlaufen.
6. Wegmeßsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich
net, daß die Führungsnuten (110, 112) in jeweils
einer Seitenwand (54, 56) des Gehäuses (10) ausge
bildet sind.
7. Wegmeßsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich
net, daß die Führungsnuten (110, 112) in einem über
eine Oberwand (58) des Gehäuses (10) überstehenden
Bereich der Seitenwand (54, 56) liegen.
8. Wegmeßsystem nach einem der voranstehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Weger
fassungselement (100) an einem von der Längsführung
(106, 108) geführten Schlitten (18) angeordnet ist.
9. Wegmeßsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich
net, daß der Schlitten (18) mit Gleitkörpern (114,
116) in den Führungsnuten (110, 112) geführt ist.
10. Wegmeßsystem nach einem der voranstehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberwand
(58) des Gehäuses (10) eine Kapselung für den Meß
fühler (94) trägt.
11. Wegmeßsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich
net, daß die Kapselung (90) einen Kanal (92) zur
Aufnahme des Meßfühlers (94) aufweist.
12. Wegmeßsystem nach Anspruch 10 oder 11, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Kapselung (90) durch eine Auf
wölbung der Oberwand (58) gebildet ist.
13. Wegmeßsystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kapselung (90)
zwischen den Längsführungen (106, 108) liegt.
14. Wegmeßsystem nach einem der Ansprüche 10 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß das Wegerfassungselement
(100) über ein Magnetfeld durch die Kapselung (90)
hindurch auf den Meßfühler (94) wirkt.
15. Wegmeßsystem nach einem der voranstehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapselung
(90) aus magnetfelddurchlässigem Material, insbeson
dere Aluminium, ausgebildet ist.
16. Wegmeßsystem nach einem der voranstehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse
(10) aus einem Strangpreßprofil, insbesondere aus
Aluminium, hergestellt ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4306951A DE4306951C2 (de) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | Wegmeßsystem |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4306951A DE4306951C2 (de) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | Wegmeßsystem |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4306951A1 true DE4306951A1 (de) | 1994-09-08 |
DE4306951C2 DE4306951C2 (de) | 2000-07-27 |
Family
ID=6482040
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4306951A Expired - Lifetime DE4306951C2 (de) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | Wegmeßsystem |
Country Status (1)
Country | Link |
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