DE8536525U1

DE8536525U1 - Positionsmeßeinrichtung

Info

Publication number: DE8536525U1
Application number: DE19858536525
Authority: DE
Original assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Current assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority date: 1985-12-24
Filing date: 1985-12-24
Publication date: 1986-02-27

Description

DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH 16.12.1985

Positionsmeßeinrichtung

Die Neuerung betrifft eine Positionsmeßeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Mit Positionsmeßexnrichtungen dieser Art können Längen oder Winkel gemessen werden. Die abzutastende Maßverkörperung kann dabei eine absolute oder inkrementale Teilung aufweisen. Da derartige Positionsmeßeinrichtungen an Werkzeugmaschinen extremen Betriebsbedingungen ausgesetzt sind, werden deren EIemente gegen Umwelteinflüsse gekapselt.

Es ist bekannt, bei gekapselten Längenme3systemen durch Aufrechterhalten eines Überdrucks im Innenraum eines Gehäuses das Sindringen von Dampf _f Plüssigkeit und Staub zu verhindern. Die Kapselung dieser bekannten Iiängenmeßsysteme besteht aus einem langgestreckten Aluminiumprofil mit zwei Längsnuten, in welche je eine Sichtlippe eingezogen ist. Die Profilenden sind mit Enddeckel abgeschlossen. Im Innenraum des Gehäuses befindet sich die abzutastende Maßverkörperung und ein Abtastkopf. Dieser Abtastkopf ist über eine Kupplung und einen Mitnehmer,

t m · 9 · - · ι

welcher durch die Dichtlippen hindurchgreift, verbunden. Das Montageelement ist dafür vorgesehen,
um an ein stationäres Maschinenteil angebaut zu
werden.

In der Firmendruckschrift der DR.-JOHANNES HEIDENHAIN GmbH
"Gekapseltes inkrementales Längenmeßsystem MINILIDA 170"
Ausgabe 1978 werden drei Möglichkeiten eines Druckluftanschlusses aufgezeigt. Zwei Möglichkeiten bestehen
darin, wahlweise am rechten oder linken Enddeckel des

Gehäuses einen Druckluftanschluß vorzusehen. Die dritte Möglichkeit besteht darin, einen Druckluftanschluß
an einer Außenwand des Montageelementes vorzusehen,
und die Druckluft durch einen Hohlraum - in welchem
sich eine Platine mit Lötpunkten befindet - und über f einen Leitungskanal - in welchem die elektrischen Verbindungsleitungen vom Abtastkopf zu der Platine im
Montageelement verlegt sind - in den Innenraum des
Gehäuses zu leiten.

2Q Der Anschluß der Druckluftleitung an dem Gehäuse

hat den Nachteil, daß an beiden relativ zueinander

bewe^iiohen- !Peilen "^e eine Lsitmv* ^υ>γγ&Kra/^Hf* i.st ^

- am Gehäuse die Druckluftleitung, am Montageelement \

das elektrische Anschlußkabel - durch die die Re- j

i lativbewegung der Teile beeinträchtigt wird.

Bei ungünstigen Betriebsbedingungen besteht die Ge- j fahr, daß Feuchtigkeit in den Innenraum des Gehäuses ; und in den Hohlraum des Montageelements gelangt. :

Dies kann Störungen bzw. Ausfälle zur Folge haben, |

da Feuchtigkeit auf der Platine im Hohlraum des Mon— I

tageelements zur überbrückung von Leiterbahnen und I

Lötpunkten führt. ]

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, das Ein-

dringen von Feuchtigkeit. ±n den Hohlraum des Mon— j

• ·

tageelements und dadurch auftretende Störungen bzw. Ausfälle der Positionsmeßeinrichtung zu verhindern .

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die mit der Neuerung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß eine vollständige Abdichtung des Hohlraumes des Montageelements mit der darin enthaltenen Platine ermöglicht wird. Es gibt somit für Flüssigkeiten und Dämpfe keine Möglichkeit/ zu der Platine im Hohlraum des Montageelements mit den offenliegenden elektrischen Laiterbahnen und den Kontaktpunkten zu gelangen. Ein weiterer Vorteil wird darin gesehen, daß die Druckluftleitung und das Anschlußkabel am Montageelement angeschlossen werden können und dadurch keine störende Leitung am Gehäuse bzw. an den Enddeckeln

,20 angebracht werden muß.

Vorteilhafte Ausbildungen der Neuerung entnimmt mare den Unteransprüehes=

Ausfiihrungsbeispiele der Neuerung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend näher beschrieben.

Es zeigen

Pig. 1 einen Teilschnitt der Seitenan

sicht einer gekapselten iängenmeßeinrichtung entsprechend der Neuerung;

Pig. 2 einen Teilschnitt: eines weiteren Ausführungsbeispiels der Neuerung;

^j Fig. 3 einen Querschnitt III-III aus

. Figur 2;

Fig. 4 eine vergrößerte Einzelheit im V Querschnitt IV-IV aus Figur 2;

Fig. 5 einen Teilschnitt einer weiteren

Ausführungsfornu

: In den Figuren 1-5 ist eine Längenmeßeinrichtung gezeigt/ deren Wirkungsweise auf dem fotoelektrischen Durchlicht-Abtastverfahren beruht. Wie in Figur 1 geji zeigt/ ist eine Maßverkörperung 1 in Form von ab-

t. wechselnd transparenten und nicht transparenten Be-

{ reichen gleicher Breite auf einem Träger 2 aufgebracht. Dieser Träger 2 ist in seiner ganzen Länge auf elastische Weise im Gehäuse 3 befestigt. Der Träger 2 ist ein Glaskörper und das Gehäuse 3 ein biegesteif es, stranggezogenes Aluminiumprofil. In zwei Längsnuten des Aluminiumprofils 3 sind flexible

\ Dichtlippen 4 eingezogen. Diese Dichtlippen 4 schüt-

•^: 20 zen den Innenraum 5 des Aluminiumprofils 3 mit der

MaßVerkörperung 1 und einem entlang der Maßverkörperung 1 geführten Abtastkopf 6 vor Staub, Spänen und Flüssigkeiten. Das Aluminiumprofil 3 ist an den Enden mittels je eines Enddeckels 7 abgeschlossen. Der Enddeckel 7 dient gleichzeitig zum Anbau des AIuminiumprofxls 3 an eine nicht gezeigte Werkzeugmaschine. Der Abtastkopf 6 ist über eine in Meßrichtung spielfreie Kupplung 8 mit einem schwertförmig ausgebildeten/ durch die Dichtlippen 4 hindurchgreifenden Mitnehmer 9 verbunden. Der Mitnehmer 9 ist weiterhin mit einem Monta.geelement 10 verbunden. Das Montageelement 10 wird bevorzugt an ein stationäres Teil einer Werkzeug- oder Meßmaschine angebracht, wobei das Aluminiumprofil 3 mi.t einem Maschinenteil verbunden wird, dessen Position oder Geschwindigkeit zu messen ist.

Der Abtastkopf 6 enthält mehrere Fotoempfänger 11, zumindest eine Beleuchtungsquelle sowie eine Optik. Durch einen Leitungskanal 12 sind elektrische Verbindungsleitungen 13 vom Abtastkopf 6 zu einer Platine 14, in einen Hohlraum 15 des Montageelements 10 geführt- Auf dieser Platine 14 befinden sich Abgleichwiderstände 16 für die Beleuchtung und Lötpunkte 17 für ein mehradriges Anschlußkabel 18, mit dem positionsabhängige elektrisehe Signale zu einer Auswerteeinheit geführt werden. Der nach dem Verlegen der elektrischen Verbindungsleitungen 13 noch offene leitungskanal 12 ist mit einer Dichtmasse 19 verschlossen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel besteht das Montageelement 10 und der Mitnehmer 9 aus einem Druckgußteil. Ein separater Druckluftkanal 20 beginnt |. an einer Außenfläche des Montageelements 10 und I

setzt sich im Mitnehmer 9 fort, bis er im Innen- |

s raum 5 des Aluminiumprofils 3 endet. Durch diesen J

separaten Druckluftkanal 20, der keine Verbindung , | < mit dem Hohlraum 15 des Montageelements 1 0 auf- j|

weist und der somit ermöglichten vollständigen |

Abdicht'jng des Leitungskanals 12,1St eine herme- I

tische Trennung des Hohlraumes 15 des Montageelementes 10 vom Innenraum 5 des Aluminiumprofils 3 gewährleistet. Mittels einer am Montageelement 10 angebrachten Drucklcftleitung 21 wird Luft von >■

einer nicht gezeigten Pumpe zum Druckluftkanal 20 | ■'

und im Druckluftkanal 20 direkt in den Innenraum ;

5 des Aluminiumprofils 3 geleitet. Der dadurch im

Innenraum 5 des Aluminiumprofils 3 aufgebaute t

4
Druckluft-Überdruck von etwa 10 Pa (0,1 atü) \

stellt weitgehend sicher, daß Flüssigkeiten und I

Staub gehindert werden, in den Innenraum 5 des Aluminiumprofils 3 zu gelangen.

Das Anschlußkabel 18 und die Druckluftleitung 21 sind an zwei gegenüberliegenden Seiten des Montageelements 10 angebracht. Eine Abdeckung 22 des Montageelements 10 gewährleistet bei erfolgter Abdichtung eines Durchganges 23 des Anschlußkabels und des Leitungskanals 12 eine vollständige Trennung des Hohlraumes 15 des Montageelements 10 von der Umgebung .

In Figur 2 und Figur 5 ist jeweils ein weiteres Ausführungsbeispiel der Neuerung im Teilschnitt gezeigt.

Der Aufbau der Längenmeßeinrichtung nach Figur 2 bis 5 stimmt weitgehend mit dem Aufbau aus Figur 1 überein. Am Abtastkopf 6 ist nur ein von Figur 1 abweichender Mitnehmer 209 bzw. 509 und ein geändertes Montageelement 210 bzw. 510 angekuppelt. Dementsprechend werden identische Teile In allen Figuren 1 bis 5 mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Das Montageelement 210 bzw. 510 und der Mitnehmer 209 bzw. 509 sind hier ebenfalls als ein Teil aus Druckguß dargestellt. Nach Figur 2 dient der Leitungskanal 212 für die elektrischen Verbxndungsleitungen 13 gleichzeitig zur Aufnahme eines flexiblen Schlauches 220. Der flexible Schlauch ist an einem Anschlußstück 224 im Hohlraum 215 des Montageelements 210 an eine von außen heranführende Druckluftleitung 221 angebracht. Bei geeigneter Ausführung dieses AnschlußStückes 224 wird der flexible Schlauch 220 nur aufgesteckt. Der nach dem Verlegen der elektrischen Verbxndungsleitungen 13 und des flexiblen Schlauches 220 verbliebene Leitungskanal 212 ist mit einer Dichtmasse 219 ver-

schlossen.

Wie aus Figur 3 aus dem Schnitt III-III von Figur 2 hervorgeht, sind die Druckluftleitung 221 und ein AnschluSkabel 218 an der gleichen Außenseite des Montageelements 210 herangeführt und dort angeschlossen.

In Figur 4 ist eine Einzelheit im Schnitt IV-IV von Figur 2 vergrößert gezeigt. Um den Mitnehmer

209 im Bereich der Dichtlippen 4 möglichst dünn und schwertförmig auszubilden, sind die elektrisehen Verbindungsleitungen 13 und der flexible Schlauch 220 in Längsrichtung hintereinander verlegt.

Wie bereits erwähnt, zeigt Figur 5 ein weiteres Ausführüngsbeispiel der Neuerung. Ein Druckluft-, I kanal 520 ist mittels eines eingeklebten Zwischen-

Stücks 525 von einem Hohlraum 515 des Montageelements 510, in den elektrische Leitungen eines Anschlußkabels 518 führen, getrennt. Ein noch verbleibender Leitungskanal 512, in dem die elektrischen Verbindungsleitungen 13 verlegt sind, ist durch eine Dichtmasse 519 verschlossen. Eine Dichtschraube verhindert das Eindringen von Schmutz und Flüssigkeit bei nicht angeschlossener Druckluftleitung.

Die in den Figuren 2 bis 5 gezeigten Ausführungsformen haben gegenüber der in Figur 1 gezeigten jj Ausführung den Vorteil, daß Montageelement und Mitnehmer gemäß dem Stand der Technik, Ausführungsform 'j III, verwendet werden können.

Das Montageelement und der Mitnehmer können in

nicht gezeigter Weise auch aus zwei Bauteilen be-

steilen, die auf geeignete Weise miteinander verbunden sind.

Die Kapselung der Längenmeßeinrichtung muß nicht mittels der gezeigten Dichtlippen erfolgen, die Neuerung kann auch bei Positionsmeßeinrichtungen mit anderen Ausführungsformen der Kapselung, z.B. mit Stahlbandabdeckung erfolgreich angewandt werden.

Die Neuerung ist nicht auf fotoelektrisch^ Längenmeßeinrichtungen beschränkt, sie kann auch bei fotoelekfcrischen Winkelmeßeinrichtungen sowie bei kapazitiven, induktiven und magnetischen Längen- und Winkelmeßeinrichtungen erfolgreich Anwendung finden.

Claims

■ a > ι ι • s a ■ a u μ r a «■ *■ ■* « B · · ■ · et» DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH 16.12.1985 Ansprüche

1. Positionsmeßeinrichtung elektrischer Art zur Messung der Relativlage zweier zueinander beweglicher Objekte, an denen eine Maßverkörperung und ein Abtastkopf vorgesehen sind und sowohl Maßverkörperung als auch Abtastkopf in einem j abgedichteten, mit Druckluft beaufschlagten Gehäuse untergebracht sind, wobei der Abtastkopf über einen aus dem Gehäuse ragenden Mitnehmer mit einem Montageelement verbunden ist und durch einen Kanal in vorgenannten Körpern elektrische Verbindungsleitungen vom Abtastkopf in einen Hohlraum des Montageelements geführt sind, in welchem elektrische Kontaktstellen und/oder Bauelemente vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß im Montageelement (10,210,510) und/oder im Mitnehmer (9,209,509) ein eigener Kanal (20, 220,520) zur Druckluftzufuhr in das Gehäuse (3) eingebracht ist, und daß im Kanal (12,212,512) zur Durchführung der elektrischen Verbindungsleitungen (13) ein Dichtelement (19,219,519) zur Trennung der Innenräume (5/15,215,515) des Gehäuses (3) und des Montageelements (10,210,

510) vorgesehen ist. ,

2. Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß der Kanal (520) zur Druckluftzufuhr vom Hohlraum (515) des Montageelements (510) und vom Kanal (512) zur Zufuhr der elektrischen

Verbindungsleitungen (13) durch ein Zwischenstück (525) abgetrennt ist, und daß der noch verblei-

ϊ bende Kcinal (512) der elektrischen Verbindungs-

I leitungen (13) mittels eines Dichtelements (519)

• 5 abgedichtet ist.

3. Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch

[ gekennzeichnet/ daß in den Kanal (212) für die

J> elektrischen Verbindungsleitungen (13) ein Eohr

I 10 (220) als Luftzufuhrkanal eingesetzt ist.

I

4. Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch

I gekennzeichnet, daß ein elektrisches Anschlußka-

I bei (218) und eine Druckluftleitung (221) auf der

I 15 gleichen Seite das Montageelements (210) ange-Ii schlossen sind.