DE8205311U1 - Angle measuring device - Google Patents

Angle measuring device

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DE8205311U1 DE19828205311 DE8205311U DE8205311U1 DE 8205311 U1 DE8205311 U1 DE 8205311U1 DE 19828205311 DE19828205311 DE 19828205311 DE 8205311 U DE8205311 U DE 8205311U DE 8205311 U1 DE8205311 U1 DE 8205311U1
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Description

DR. JOHANNES HEIDENHAIN GMBH 18. Februar 1982DR. JOHANNES HEIDENHAIN GMBH February 18, 1982

WinkelmeßeinrichtungAngle measuring device

SSSS S SSSS SSS SS S SS SSS S SSSSSS S SSSS SSS SS S SS SSS S SS

Die Erfindung betrifft eine Winkelmeßeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an angle measuring device according to the preamble of claim 1.

Bei Winkelmeßeinrichtungen ist es bekannt, das Gehäuse an einem zu messenden Maschinenteil anzuschrauben oder anzuklemmen und die Welle mitsamt ' der Teilscheibe über eine flexible, aber möglichst verdrehsteife Kupplung mit einer Spindel oder einem anderen drehbaren Maschinenteil zu koppeln.In the case of angle measuring devices, it is known to screw the housing onto a machine part to be measured Or to clamp and the shaft together with 'the graduated disk over a flexible, but if possible To couple a torsionally rigid coupling with a spindle or another rotatable machine part.

Eine derartige Winkelmeßeinrichtung weist aber den Nachteil auf, daß die Kupplung außerhalb des Gehäuses einen zusätzlichen Raum beansprucht und speziell bei einer Hohlwelle Probleme aufwirft, da es schwierig ist, eine Kupplung zu konstruieren, die eine hohe Winkelübertragungsgenauigkeit und eine große Drehsteifigkeit aufweist und dabei relativ große Winkelfluchtungsfehler ausgleichen kann. Bei großen Winkelbeschleunigungen des drehbaren Maschinenteils wirken sich die unvermeidlichen Torsionsschwingungen der Kupplung ungünstig auf den Lage-Such an angle measuring device, however, has the disadvantage that the coupling takes up additional space outside the housing and poses problems, especially with a hollow shaft, since it is difficult to construct a coupling which has a high angle transmission accuracy and great torsional rigidity and is relatively large Can compensate for angular misalignment. With large angular accelerations of the rotating machine part, the unavoidable torsional vibrations of the coupling have an unfavorable effect on the positional

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regelkreis einer numerischen Steuerung fiir die Maschine aus.control loop of a numerical control for the Machine off.

Weiterhin sind Winkelmeßeinrichtungen bekannt, bei denen die Welle mit der Teilscheibe starr an einer Spindel der Maschine befestigt ist und das Gehäuse durch einen Mitnehmer oder eine Gelenkschwinge gegen ein Verdrehen gesichert ist.Furthermore, angle measuring devices are known in which the shaft with the graduated disk is rigid a spindle of the machine is attached and the housing by a driver or an articulated rocker is secured against twisting.

Ein Nachteil einer solchen Winkelmeßeinrichtung besteht darin, daß die unvermeidlichen Exzentrizitäten der Welle, der Wellenverbindung mit der Spindel usw. zusammen mit dem Abstand der Gelenkschwinge oder des Mitnehmers von der Wellenachse einen Winkelfehler ergeben, der für Präzisionsmessungen nicht tragbar ist. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß von außen auf das Gehäuse einwirkende Kräfte Über die Wellenlagerung auf die Welle geleitet werden, und damit die Laufge- ' naui^keit der Lagerung sowie die Genauigkeit der Winkelmessung beeinflussen.A disadvantage of such an angle measuring device is that the inevitable eccentricities the shaft, the shaft connection with the spindle etc. together with the distance between the articulated rocker or the driver from the shaft axis result in an angular error that is not acceptable for precision measurements. Another disadvantage can be seen in the fact that forces acting on the housing from the outside via the shaft bearings the wave are guided, and thus the running accuracy of the storage as well as the accuracy of the Affect angle measurement.

In der DE-PS 29 06 U32 ist eine Koppeleinrichtung für eine Winkelmeßeinrichtung beschrieben, bei der die Antriebswelle eines Rundtisches mit der Welle der Meßeinrichtung starr verbunden und das Gehäuse der Meßeinrichtung mit dem Stator des Rundtisches über eine Parallelführung gekoppelt sind.In DE-PS 29 06 U32 is a coupling device for an angle measuring device described in which the drive shaft of a rotary table with the shaft the measuring device rigidly connected and the housing of the measuring device with the stator of the rotary table are coupled via a parallel guide.

Bei dieser Koppeleinrichtung besteht ebenfalle der Nachteil, daß von außen einwirkende Kräfte auf die Wellenlagerung und die Welle geleitet werden; außerdem können äußere Kräfte die Kupplungsgestänge und ihre iiiegef edern beschädigen.This coupling device also has the disadvantage that forces acting from outside are directed onto the shaft bearing and the shaft; In addition, external forces can damage the coupling rods and their bending springs.

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Nachteilig ist ferner der relativ große Raumbedarf ψ dieser Koppeleinrichtung*Another disadvantage is the relatively large space requirement ψ this coupling device *

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Winkelmeßeinrichtung der eingangs erwähnten Gat-ι; tung anzugeben, bei der die oben genannten Nach-The invention is based on the object of providing an angle measuring device of the above-mentioned Gat-ι; in which the above-mentioned subsequent

..'· teile vermieden und die Meßgenauigkeit weiter er.. '· parts avoided and the measurement accuracy increased

höht wird.is raised.

i;| 10 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenni; | 10 According to the invention, this object is achieved by the characteristic

zeichnenden Merkmale des Anspruch» 1 gelöst·Characteristic features of claim »1 solved ·

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Kupplung keinen zusätzlichen Raum beansprucht und die unvermeidbaren Exzentrizitäten und Winkelfluchtungsfehler ohne Beeinträchtigung der Meßgenauigkeit ausgleicht; Winkelbeschleunigungen der Welle bewirken keine Verdrehung der Kupplung. Der Anbau der Winkelmeßeinrichtung an der Maschine erfolgt problemlos und ohne irgendwelche Justierungen. Die Lagerung der Teilscheibe und die Kupplung sind durch das Gehäuse optimal gegen Beschädigungen durch von außen wirkende Kräfte geschützt.The advantages achieved by the invention are in particular that the coupling does not have any additional Requires space and the inevitable eccentricities and angular misalignments compensates without impairing the measurement accuracy; Angular accelerations of the shaft have no effect Twisting of the coupling. The angle measuring device can be attached to the machine without any problems and without any adjustments. The bearing of the index plate and the clutch are through the Housing optimally protected against damage from external forces.

2525th

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung entnimmt man den Unteransprüchen.Advantageous further developments of the invention can be found in the subclaims.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.Embodiments of the invention are shown in the drawing.

Es zeigenShow it

Figur 1 einen Querschnitt A-B einerFigure 1 shows a cross section A-B of a

Winkelmeßeinrichtung gemäß Figur 3»Angle measuring device according to Figure 3 »

Figur 2 einen weiteren Querschnitt C-D der Winkelmeßeinrichtung gemäß Figur 3, ' fFigure 2 shows a further cross section C-D of the angle measuring device according to Figure 3, 'f

Figur 3 einen Teilschnitt E-F der Winkel- \ meßeinrichtung gemäß Figur 2Figure 3 is a partial section of the angular EF \ measuring device according to FIG 2

mit einer Draufsicht auf eine ;with a top view of a;

Kupplung nach der Erfindung, ' Coupling according to the invention, '

Figur h einen Querschnitt G-H einer weiteren Winkelmeßeinrichtung gemäß Figur 5 undFigure h shows a cross section GH of a further angle measuring device according to Figure 5 and

Figur 5 einen Querschnitt K-L der Winkelmeßeinrichtung gemäß Figur k. FIG. 5 shows a cross section KL of the angle measuring device according to FIG . K.

In Figur 1 und 2 ist in zwei Querschnitten A-B und C-D gemäß Figur 3 eine Winkelmeßeinrichtung gezeigt, bei der an einer Anlagefläche 1 einer drehbaren Hohlwelle 2 eine Teilscheibe 3 mit einer Winkelteilung beispielsweise durch Kleben befestigt ist. Eine photoelektrische Abtasteinhei't k ist mittels Kugellager 5 auf der drehbaren Hohlwelle 2 gelagert und tastet mittels einer Lampe 6, einem Kondensor 7» einer Abtastplatte 8 und Photoelementen y die Winkelteilung der Teilscheibe 3 ab. In nicht dargestellter Weise sind die dreh-In FIGS. 1 and 2, an angle measuring device is shown in two cross sections AB and CD according to FIG. A photoelectric scanning unit k is mounted on the rotatable hollow shaft 2 by means of ball bearings 5 and scans the angular graduation of the graduated disk 3 by means of a lamp 6, a condenser 7 », a scanning plate 8 and photo elements y. In a manner not shown, the rotating

bare Welle 2 starr mit einer Spindel und ein Ge- ;face shaft 2 rigid with a spindle and a gear;

hausθ 10 zum Schutz der Teilscheibe 3 und der Abtasteinheit h gegen äußere Einflüsse starr Kit einem Bett einer Bearbeitungsmaschine oder Meßmaschine verbunden. An den Stirnseiten des Gehäuses 10 sind zwei Deckel 11 mittels Schrauben befestigt, die jeweils eine Öffnung für die drehbare Welle 2 aufweisen. Dichtelemente 20 zwischen den Dackeln 11 und der drehbaren Wellia 2 verhin dern das Eindringen von Verunreinigungen in dashausθ 10 to protect the graduated disk 3 and the scanning unit h against external influences rigidly kit connected to a bed of a processing machine or measuring machine. Two covers 11 are fastened to the end faces of the housing 10 by means of screws, each of which has an opening for the rotatable shaft 2. Sealing elements 20 between the dachshunds 11 and the rotatable Wellia 2 prevent the ingress of contaminants into the

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Innere des Gehäuses 10 und sind so ausgebildet, daß die Relativbewegungen zwischen der drehbaren Welle 2 und dem Gehäuse 10 durch die Wellenexzentrizitäten und Winkelfluchtungsfehler elastisch ausgeglichen werden«Interior of the housing 10 and are designed so that the relative movements between the rotatable Shaft 2 and the housing 10 elastic due to the shaft eccentricities and angular misalignment to be balanced "

i·i ·

In Figur 3 ist ein Teilschnitt E-F der Winkelmeßeinrichtung gemäß Figur 2 mit lediglich einer Draufsicht auf eine Kupplung 13 zwischen der Abtasteinheit k und dem Gehäuse 10 gezeigt. Diese Kupplung 13 besteht aus einem im Gehäuse 10 konzentrisch zur drehbaren Welle 2 angeordnetem Zwischenring 14. an dem mittels Bolzen I5 zwei zueinander und zur Ebene des Zwischenrings i4 parallele Blattfedern 16 befestigt und über Bolzen 17 mit dem Gehäuse 10 verbunden sind; an dem Zwischenring I^ sind weiter mittels Bolzen I51 zwei zueinander und zur Ebene des Zwischenrings lh parallele Federdrähte 16· befestigt und über Bolzen 18 mit einem Träger 19 der Abtasteinheit k verbunden; die Federelemente 16, 16C bilden jeweils eine ParallelogrammfUhrung, die senkrecht zueinander wirken.FIG. 3 shows a partial section EF of the angle measuring device according to FIG. 2 with only a plan view of a coupling 13 between the scanning unit k and the housing 10. This coupling 13 consists of an intermediate ring 14 arranged concentrically to the rotatable shaft 2 in the housing 10, to which two leaf springs 16 parallel to one another and to the plane of the intermediate ring i4 are fastened by means of bolts I5 and connected to the housing 10 via bolts 17; on the intermediate ring I ^ 16 are secured further by means of bolts I5 1 and two mutually lh parallel to the plane of the intermediate ring spring wires · k and connected by bolts 18 to a support 19 of the scanning unit; the spring elements 16, 16 C each form a parallelogram, which act perpendicular to one another.

Eine weitere Winkelmeßeinrichtung ist in Figur in einem Querschnitt G-H gemäß Figur 5 und in Figur 5 in einem Querschnitt K-L gemäß Figur k gezeigt, bei der an einer Anlageflächs 21 einer drehbaren Hohlwelle 22 eine Teilscheibe 23 mit einer Winkelteilung beispielsweise durch Kleben befestigt ist. Eine photoelektrische Abtasteinheit 2k ist mittels KugrJLlager 25 auf der drehbaren Hohlwelle 22 gelagert und tastet mittels einer Lampe einem Kondensor, einer Abtastplatte und Photoelementen die Winkelteilung der Teilscheibe 23 ab.A further angle measuring device is shown in figure in a cross-section GH in accordance with Figure 5 and in Figure 5 in a cross section KL in FIG k, an index plate 23 is mounted with an angular pitch, for example, by gluing in of a Anlageflächs 21 of a rotatable hollow shaft 22nd A photoelectric scanning unit 2k is mounted on the rotatable hollow shaft 22 by means of ball bearings 25 and scans the angular graduation of the graduated disk 23 by means of a lamp, a condenser, a scanning plate and photo elements.

Ii : ι tiIi: ι ti

In nicht dargestellter Weise sind die drehbare Welle 22 starr mit einer Spindel und ein Gehäuse 30 zum Schutz der Teilscheibe 23 und der Abtasteinheit 2.k gegen äußere Einflüsse starr mit einem Bett einer Bearbeitungsmaschine oder Meßmaschine verbunden. An den Stirnseiten des Gehäuses 30 sind zwei Deckel 31 mittels Schrauben 32 befestigt, die jeweils eine Öffnung für die drehbare Welle 2Ά aufweisen. Dichtelemente kO zwischen den Deckeln 31 und der drehbaren Welle 22 verhindern das Eindringen von Verunreinigungen in das Innere dec Gehäuses 30 und sind so ausgebildet, daß die Relativbewegungen zwischen der drehbaren Welle 22 und dem Gehäuse 30 durch die Wellenexzentrizitäten und Winkelfluchtuugsfehler elastisch ausgeglichen werden.In a manner not shown, the rotatable shaft 22 is rigidly connected to a spindle and a housing 30 for protecting the graduated disk 23 and the scanning unit 2.k against external influences with a bed of a processing machine or measuring machine. On the end faces of the housing 30, two covers 31 are fastened by means of screws 32, each of which has an opening for the rotatable shaft 2Ά . Sealing elements kO between the covers 31 and the rotatable shaft 22 prevent the penetration of contaminants into the interior of the housing 30 and are designed so that the relative movements between the rotatable shaft 22 and the housing 30 are elastically compensated by the shaft eccentricities and angular misalignments.

Eine Kupplung 33 zwischen der Abtasteinheit 2k und dem Gehäuse 30 besteht aus einem im Gehäuse 30 '.A coupling 33 between the scanning unit 2k and the housing 30 consists of one in the housing 30 '.

konzentrisch zur drehbaren Welle 22 angeordneten Zwischenring 3kt an dem mittels zweier sich diaj metral gegenüberliegender Bolzen 35 eine Membran·»concentrically to the rotatable shaft 22 arranged intermediate ring 3k t on which by means of two diametrically opposed bolts 35 a membrane · »

feder 36 befestigt ist, die über zwei sich diametral gegenüberliegende Bolzen 37 mit einem Träger 38 der Abtasteinheit 2k verbunden ist; an dem Zwischenring 3k ist weiter mittels zweier sich diametral gegenüberliegender Bolzen 39 eine weitere Membranfeder k"\ befestigt, die über zwei sich diametral gegenüberliegende Bolzen k2 mit dem Deckel 31 des Gehäuses 30 verbunden ist. Die Bolzen 35 sind gegenüber den Bolzen 37 und die Bolzen 39 gegenüber den Bolzen kZ jeweils um 90° versetzt. spring 36 is attached, which is connected via two diametrically opposed bolts 37 to a carrier 38 of the scanning unit 2k ; a further diaphragm spring k ″ is attached to the intermediate ring 3k by means of two diametrically opposed bolts 39, which is connected to the cover 31 of the housing 30 via two diametrically opposed bolts k2 . The bolts 35 are opposite the bolts 37 and the bolts 39 offset by 90 ° with respect to the bolts kZ.

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In nicht gezeigter Weise kann die Kupplung zwischen der Abtasteinheit und dem Gehäuse auch aus zwei senkrecht zueinander angeordneten Linearführungen in einer Ebene senkrecht zur Wellenachse oder aus einer Parallelogranimführung in einer Ebene senkrecht zur Wellenachse und aus einem ebenen Gelenk bestehen, dessen Drehachse parallel zu dieser Ebene liegt.In a manner not shown, the coupling between the scanning unit and the housing can also consist of two linear guides arranged perpendicular to one another in a plane perpendicular to the shaft axis or from a parallelogranim guide in a plane perpendicular to the shaft axis and from a plane joint exist whose axis of rotation is parallel to this plane.

Die vorgenannten Kupplungen erlauben zueinander senkrechte Translationsbewegungen in zur Wellenachse senkrechten Ebenen infolge von Exzentrizitäten und Winkelfluchtungsfehlern ohne Beeinträchtigung der Meßgenauigkeit.The aforementioned couplings allow mutually perpendicular translational movements in relation to the shaft axis vertical planes as a result of eccentricities and angular misalignments without impairment the measurement accuracy.

Claims (1)

DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH ^26. März 1985 G 82 05 311.1DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH ^ 26. March 1985 G 82 05 311.1 * * * '
ti ti '* * * '
ti ti ' Neuer Anspruch 1New claim 1 .Winkelmeßeinrichtung zur Messung der Winkellage zweier relativ zueinander drehbarer Objekte/ bei der die Teilung einer an einer drehbaren Welle befestigten Teilscheibe, die mit dem einen zu. messenden Objekt verbunden ist, von wenigstens einer Abtasteinheit abgetastet wird, die über ein Gehäuse als Stator mit dem anderen zu messenden Objekt verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinheit (4; 24) auf der drehbaren Welle (2; 22) und/oder auf der Teilscheibe (3; 23) drehbar gelagert und mit dem Stator (10; 30) über eine verdrehsteife Kupplung (13; 33) verbunden ist, die im Inneren des d^n Stator (10; 30) bildenden Gehäuses angeordnet ist..Angle measuring device for measuring the angular position of two objects that can be rotated relative to one another / at which the division of a fixed to a rotatable shaft graduated disk, which with the one to. measuring Object is connected, is scanned by at least one scanning unit, which has a housing is connected as a stator to the other object to be measured, characterized in that the scanning unit (4; 24) rotatably mounted on the rotatable shaft (2; 22) and / or on the graduated disk (3; 23) and is connected to the stator (10; 30) via a torsionally rigid coupling (13; 33) which is in the Interior of the housing forming the stator (10; 30) is arranged. 2.) Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch 20 gekennzeichnet, daß die Kupplung (13) aus zwei senkrecht zueinander angeordneten Parallelogrammführungen (16, 16♦) besteht.2.) Angle measuring device according to claim 1, characterized in that the coupling (13) consists of two parallelogram guides (16, 16 ♦) arranged perpendicular to one another. 3.) Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch 25 gekennzeichnet, daß die Kupplung (?3) aus zwei Membranfedergelenken (36, ^1) besteht.3.) Angle measuring device according to claim 1, characterized in that the coupling (? 3) consists of two Diaphragm spring joints (36, ^ 1) consists. ^f.) Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch^ f.) Angle measuring device according to claim 1, characterized gekennzeichnet, daß die Kupplung aus zweicharacterized in that the coupling consists of two 30 senkrecht zueinander angeordneten Linearführungen besteht.30 linear guides arranged perpendicular to one another. 5·) Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung aus einer Parallelogrammführung und aus einem ebenen Gelenk besteht.
55 ·) Angle measuring device according to claim 1, characterized in that the coupling consists of a parallelogram guide and a flat joint.
5 6.) Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (13) aus Federeleraenten 0^), die einmal mit eineir Träger (19) der Abtasteinheit (k) und zum anderen mit einem Zwischenring (14) verbunden sind, und aus Federelementen (i6f) besteht, die einmal mit dem Zwischenring OO und zum anderen mit dem Gehäuse (10) verbunden sind.6.) Angle measuring device according to claim 2, characterized in that the coupling (13) from Federeleraenten 0 ^), which are connected once with a support (19) of the scanning unit (k) and on the other hand with an intermediate ring (14), and from There is spring elements (i6 f ) which are connected on the one hand to the intermediate ring OO and on the other hand to the housing (10). 7·) Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente (16, 161) einen runden und/oder einen rechteckigen Querschnitt aufweisen.7 ·) Angle measuring device according to claim 6, characterized in that the spring elements (16, 16 1 ) have a round and / or a rectangular cross section. 8.) Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 3t dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (33) aus einer Membranfeder (36), die einmal an zwei sich diametral gegenüberliegenden Stellen mit einem Träger (38) der Abtasteinheit (2k) und zum anderen an zwei dazu um 90 versetztsn Stellen mit einem Zwischenring (3*0 verbunden ist, und aus einer Membranfede„· (^1) besteht, die einmal an zwei sich diametral gegenüberliegenden Stellen mit dem Zwischenring (32O und zum anderen an zwei dazu um 90° vorsetzte mit dem Gehäuse (30) verbunden ist,8.) Angle measuring device according to claim 3 t, characterized in that the coupling (33) consists of a diaphragm spring (36), once at two diametrically opposite points with a carrier (38) of the scanning unit (2k) and the other at two to 90 offset points connected with an intermediate ring (3 * 0, and consists of a diaphragm spring "· (^ 1), which was inserted at two diametrically opposite points with the intermediate ring (3 2 O and the other at two by 90 ° is connected to the housing (30), deren an zwei dazu um 90° vorsetzten Stellentheirs at two points that are set in front by 90 ° - ίο - I- ίο - I 9·) Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» daß das Gehäuse (10; 30) gegen9 ·) Angle measuring device according to claim 1, characterized » that the housing (10; 30) against die drehbare Welle (2; 22) mittels elastischer Dichtelemente (20; ko) abgedichtet 1st. the rotatable shaft (2; 22) is sealed by means of elastic sealing elements (20; ko).
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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