DE29521985U1 - Position measuring device - Google Patents
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Description
DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH 10. April 1995DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH 10 April 1995
PositionsmeßeinrichtungPosition measuring device
Die Erfindung betrifft eine Positionsmeßeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a position measuring device according to the preamble of claim 1.
Derartige Positionsmeßeinrichtungen werden zur Messung der Relativlage zweier Bauteile eingesetzt und können als Längen- oder Winkelmeßeinrichtungen ausgeführt sein.Such position measuring devices are used to measure the relative position of two components and can be designed as length or angle measuring devices.
Aus der DE 25 05 587 C3 ist eine Längenmeßeinrichtung bekannt, bei der eine Maßverkörperung an einem Trägerkörper mittels einer Klebeschicht befestigt ist. Um Meßungenauigkeiten bei unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Maßverkörperung und des Trägerkörpers zu vermeiden, erfolgt die Befestigung ohne direkte Berührung zwischen der Maßverkörperung und des Trägerkörpers, wobei ein elastischer Kleber Verwendung findet. Nachteilig ist dabei, daß die Maßverkörperung durch dieseFrom DE 25 05 587 C3 a length measuring device is known in which a measuring body is attached to a carrier body by means of an adhesive layer. In order to avoid measurement inaccuracies due to different thermal expansion coefficients of the measuring body and the carrier body, the attachment takes place without direct contact between the measuring body and the carrier body, whereby an elastic adhesive is used. The disadvantage here is that the measuring body is
ausschließlich elastische Befestigung nicht ausreichend fest gehalten ist und zu Schwingungen neigt.exclusively elastic fastening is not sufficiently secure and tends to vibrate.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird in der DE 26 43 304 B2 vorgeschlagen, die Maßverkorperung auf den Rändern einer in Meßrichtung verlaufenden rechteckigen Nut eines Trägerkörpers aufliegend zu befestigen. Die Maßverkorperung ist in seiner Mitte mittels eines unelastischen Klebemittels in der Nut und zu beiden Seiten mittels eines hochelastischen Klebemittels in der Nut mit dem Trägerkörper verbunden. Dies hat wiederum den Nachteil, daß die ■» Maßverkorperung aufgrund der elastischen BefestiIn order to avoid this disadvantage, DE 26 43 304 B2 proposes to fasten the measuring body resting on the edges of a rectangular groove of a support body running in the measuring direction. The measuring body is connected to the support body in the middle by means of an inelastic adhesive in the groove and on both sides by means of a highly elastic adhesive in the groove. This in turn has the disadvantage that the ■» measuring body cannot be moved due to the elastic fastening.
gung an ausschließlich einer Fläche leicht zum Schwingen angeregt werden kann. Der direkte Kontakt der Maßverkorperung mit den Rändern der Nut hat weiterhin den Nachteil, daß fertigungsbedingte Unebenheiten des Trägerkörpers auf die Maßverkorperung übertragen werden, wodurch bei der Messung Fehler auftreten können.ation on just one surface can easily be caused to vibrate. The direct contact of the measuring body with the edges of the groove also has the disadvantage that unevenness of the carrier body caused by production is transferred to the measuring body, which can lead to errors in the measurement.
Um die Schwingungen der Maßverkorperung zu reduzieren, wurde weiterhin vorgeschlagen, die Maßverkorperung nicht nur über eine Fläche an dem Trägerkörper zu befestigen. Eine derartige Positionsmeßein- ) richtung ist in der DE 31 18 607 C2 beschrieben.In order to reduce the vibrations of the measuring body, it was also proposed to attach the measuring body to the carrier body via more than just one surface. Such a position measuring device is described in DE 31 18 607 C2.
Zur Aufnahme der Maßverkorperung ist in dem Trägerkörper eine Längsnut eingebracht. Die Maßverkorperung steht mit einer Seitenfläche der Nut und mit der Grundfläche der Nut in direktem Kontakt. Der Raum zwischen der weiteren Seitenfläche der Nut und einer Fläche der Maßverkorperung ist mit einem Gummistab und einem elastischen Kleber als Vergußmasse ausgefüllt. Die Maßverkorperung ist also in einem Teilbereich eingespannt befestigt. Der Nachteil bei dieser Einrichtung besteht darin,To accommodate the measuring body, a longitudinal groove is made in the carrier body. The measuring body is in direct contact with one side surface of the groove and with the base surface of the groove. The space between the other side surface of the groove and one surface of the measuring body is filled with a rubber rod and an elastic adhesive as a casting compound. The measuring body is therefore clamped in place in a partial area. The disadvantage of this device is that
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daß der mit elastischem Kleber auszufüllende Raum relativ breit ist, was sich auf die Schwingungseigenschaften
der Maßverkörperung wieder negativ auswirkt.
5that the space to be filled with elastic adhesive is relatively wide, which in turn has a negative effect on the vibration properties of the measuring scale.
5
Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß durch die Einspannung der Maßverkörperung mittels des Gummistabes die freie Längsausdehnung zwischen der Maßverkörperung und des Trägerkörpers behindert wird.A further disadvantage is that the clamping of the measuring element using the rubber rod impairs the free longitudinal expansion between the measuring element and the carrier body.
In der DE 36 05 789 Cl ist ferner eine Positionsmeßeinrichtung beschrieben, bei der die Maßverkörperung ebenfalls in einer Nut eines Trägerkörpers befestigt ist. Die Maßverkörperung ist an einer Schmalseite in dauerelastischer Vergußmasse eingebettet. Um Langenausdehnungen zwischen der Maßverkörperung und dem Trägerkörper zu gewährleisten, muß die Vergußmasse hochelastisch sein, was die Schwingungseigenschaften und die Stabilität der Maßverkörperung nachteilig beeinflußt.DE 36 05 789 Cl also describes a position measuring device in which the measuring body is also fastened in a groove of a carrier body. The measuring body is embedded in a permanently elastic casting compound on one narrow side. In order to ensure longitudinal expansion between the measuring body and the carrier body, the casting compound must be highly elastic, which has a detrimental effect on the vibration properties and stability of the measuring body.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Positionsmeßeinrichtung zu schaffen, bei der ungleiche thermische Eigenschaften der Maßverkörperung und des Trägerkörpers praktisch keine Verfälschungen des Meßergebnisses hervorrufen und die Maßverkörperung trotzdem relativ schwingungsfest am Trägerkörper befestigt ist.The object of the invention is to create a position measuring device in which unequal thermal properties of the measuring embodiment and the carrier body cause practically no falsification of the measurement result and the measuring embodiment is nevertheless attached to the carrier body in a relatively vibration-resistant manner.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.This object is achieved according to the invention by the features of claim 1.
Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß eine nahezu ungehinderte Längenausdehnung des Trägerkörpers relativ zur Maßverkörperung erfolgen kann. Dieser Vorteil kommt besonders dann zum Tragen, wenn die Maßverkörperung aus Glas und der Trägerkörper aus Metall, beispielsweise Aluminium ist.The advantages of the invention are that the carrier body can expand in length almost unhindered relative to the measuring embodiment. This advantage is particularly evident when the measuring embodiment is made of glass and the carrier body is made of metal, for example aluminum.
Weiterhin ist eine stabile und schwingungsarme Befestigung gewährleistet.Furthermore, a stable and low-vibration fastening is guaranteed.
Zweckdienliche Ausbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.Appropriate training is the subject of the dependent claims.
Längenmeßeinrichtungen nach der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher erläutert.Length measuring devices according to the invention are explained in more detail with reference to the drawings.
Es zeigtIt shows
Figur 1 eine perspektivische Darstellung einer Längenmeßeinrichtung im ·* Teilschnitt,Figure 1 is a perspective view of a length measuring device in ·* partial section,
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Figur 2 einen Querschnitt eines Ausschnittes Z der Längenmeßeinrichtung gemäß Figur 1.Figure 2 shows a cross-section of a section Z of the length measuring device according to Figure 1.
Eine in Figur 1 dargestellte Längenmeßeinrichtung besteht aus einem Gehäuse 1 als Trägerkörper für eine Maßverkörperung 2. Auf der Maßverkörperung 2 ist eine Teilung 3 aufgebracht, die von einer Abtasteinrichtung 4 photoelektrisch abgetastet wird. Das Gehäuse 1 besteht aus Aluminium und die Maßver-&lgr; körperung 2 aus Glas. Um die Relativbewegung zwiA length measuring device shown in Figure 1 consists of a housing 1 as a carrier body for a measuring body 2. A graduation 3 is applied to the measuring body 2, which is scanned photoelectrically by a scanning device 4. The housing 1 is made of aluminum and the measuring body 2 is made of glass. In order to measure the relative movement between
schen zwei Bauteilen zu messen, ist das Gehäuse 1 an einem dieser Bauteile und die Abtasteinrichtung 4 am anderen Bauteil befestigt. Die Maßverkörperung 2 und die Abtasteinrichtung 4 sind durch das Gehäuse 1 und durch eine Dichtung 5 vor Umwelteinflüssen abgeschirmt.To measure the distance between two components, the housing 1 is attached to one of these components and the scanning device 4 to the other component. The measuring standard 2 and the scanning device 4 are shielded from environmental influences by the housing 1 and a seal 5.
Gemäß der Erfindung ist in dem Gehäuse 1 eine in Meßrichtung X verlaufende Nut 6 vorgesehen, in der die Maßverkörperung 2 längsverschieblich und trotzdem relativ stabil und schwingungsfest eingebrachtAccording to the invention, a groove 6 running in the measuring direction X is provided in the housing 1, in which the measuring embodiment 2 is inserted in a longitudinally displaceable and yet relatively stable and vibration-resistant manner.
ist. Die Maßverkörperung 2 ist an einer Seitenfläche 7 mit einer dünnen elastischen Klebstoffschicht 8 (Dicke etwa 0,1mm) versehen. Die Klebstoffschicht 8 zwischen der Maßverkörperung 2 und dem Gehäuse 1 ist eine fixierende Trennschicht, die Relativbewegungen zwischen der Maßverkörperung 2 und dem Gehäuse 1 aufgrund von unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten in Längserstreckung zuläßt. Ein Querschnitt dieser Längenmeßeinrichtung ist als Einzelheit Z in Figur 2 dargestellt.The measuring embodiment 2 is provided with a thin, elastic adhesive layer 8 (thickness approximately 0.1 mm) on a side surface 7. The adhesive layer 8 between the measuring embodiment 2 and the housing 1 is a fixing separating layer that allows relative movements between the measuring embodiment 2 and the housing 1 due to different expansion coefficients in the longitudinal extension. A cross-section of this length measuring device is shown as detail Z in Figure 2.
Die Klebstoffschicht 8, die vorteilhaft silikonfrei ist, verhindert ein Verrutschen der Maßverkörperung 2 gegenüber dem Gehäuse 1 ohne die freie relative Ausdehnung dieser zwei Komponenten wesentlich zu behindern. Reibung zwischen Gehäuse 1 und Maßverkörperung 2 wird weitestgehend verhindert.The adhesive layer 8, which is advantageously silicone-free, prevents the measuring embodiment 2 from slipping relative to the housing 1 without significantly hindering the free relative expansion of these two components. Friction between the housing 1 and the measuring embodiment 2 is largely prevented.
Durch Federn 9, die in die Nut 6 zwischen Nutwand 0 6b und Maßverkörperung 2 eingespreizt werden, wird verhindert, daß die Maßverkörperung 2 unter den Kräften der Abtasteinrichtung 4 von der Klebstoffschicht 8 abgeschält wird. Ebenso wird ein Lösen der Maßverkörperung 2 von der Klebstoffschicht 8 aufgrund von Vibrationen und Beschleunigungskräften verhindert.Springs 9, which are spread into the groove 6 between the groove wall 0 6b and the measuring element 2, prevent the measuring element 2 from being peeled off the adhesive layer 8 under the forces of the scanning device 4. Likewise, detachment of the measuring element 2 from the adhesive layer 8 due to vibrations and acceleration forces is prevented.
Vorteilhaft kann in Maßstabmitte eine stärkere Feder eingesetzt werden, um den Lagenullpunkt zu sichern.It is advantageous to use a stronger spring in the middle of the scale to secure the zero position.
Die Erfindung ist auch bei Winkelmeßeinrichtungen einsetzbar. In diesem Fall ist die Teilung der Maßverkörperung
auf einem Kreisbogen aufgebracht.
35The invention can also be used in angle measuring devices. In this case, the graduation of the measuring scale is applied to a circular arc.
35
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Weiterhin kann die Erfindung nicht nur bei Maßverkörperungen aus Glas verwendet werden. Die Maßverkorperung kann auch aus Metall oder Kunststoff bestehen. Ebenso ist die Erfindung nicht auf das lichtelektrische Abtastprinzip beschränkt. Die Maßverkorperung kann auch eine Teilung aufweisen, die auf dem kapazitiven, induktiven oder magnetischen Prinzip beruht. Auf der Maßverkorperung können auch mehrere Teilungsspuren oder eine absolute Informationsspur aufgebracht sein.Furthermore, the invention can be used not only with measuring elements made of glass. The measuring element can also be made of metal or plastic. The invention is also not limited to the photoelectric scanning principle. The measuring element can also have a graduation based on the capacitive, inductive or magnetic principle. Several graduation tracks or an absolute information track can also be applied to the measuring element.
Der Trägerkörper für die Maßverkorperung 2 muß nicht notwendigerweise ein Gehäuse sein, er kann auch nur eine Metallschiene sein, wie sie bei sogenannten offenen Systemen bekannt ist.The carrier body for the measuring body 2 does not necessarily have to be a housing, it can also be just a metal rail, as is known in so-called open systems.
Claims (8)
daß die Klebstoffschicht (8) silikonfrei ist.8. Position measuring device according to claim 1, characterized in
that the adhesive layer (8) is silicone-free.
Applications Claiming Priority (2)
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| EP94107103A EP0681159B1 (en) | 1994-05-06 | 1994-05-06 | Position measuring device with temperature compensation |
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1995
- 1995-04-11 DE DE29521985U patent/DE29521985U1/en not_active Expired - Lifetime
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 19990311 |
|
| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 19990521 |
|
| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
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|
| R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20030429 |
|
| R071 | Expiry of right |