DE19751019C2 - Positionsmeßeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Positionsmeßeinrichtung nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 oder 2.

Bei derartigen Positionsmeßeinrichtungen ist es bekannt, ein biegbares Maßband auf der Oberfläche eines Trägers aufzukleben. Dabei wird das Maßband an einem ersten Ende festgehalten und mit dem übrigen Bereich die konvex oder konkav gekrümmte Trägerfläche umschlungen. Durch Rei­ bung zwischen der Trägerfläche und dem Maßband bilden sich im Maßband unterschiedliche Spannungsverhältnisse aus. Die Spannung ist am ersten Befestigungsende am geringsten, was durch die Haftreibung aufgrund des Umschlingungswinkels hervorgerufen wird und steigt bis zum anderen Ende an. Äquivalent zur Spannung verhält sich auch die Abweichung einer inkrementalen Teilung entlang des Maßbandes, wie in Fig. 4 dargestellt ist.

Diese ungünstigen Spannverhältnisse des Maßbandes ergeben sich auch bei der Positionsmeßeinrichtung der DE 37 15 908 A1. Bei dieser Positions­ meßeinrichtung wird ein biegbares Maßband über beide Enden mittels Magnethaltern oder Saugnäpfen an einem konvex gekrümmten Träger befe­ stigt. Von diesem Gegenstand geht unsere Erfindung aus.

In dem Buch von Alfons Ernst: Digitale Längen- und Winkelmeßtechnik. Die Bibliothek der Technik Band 34, 1989, Seiten 60 bis 61 ist eine Positions­ meßeinrichtung beschrieben, bei der ein Stahlband mit einer Inkrementaltei­ lung auf dem Umfang eines Rundtisches gespannt wird. Die Enden des Bandes sind auf Spannklötzchen geschweißt, die so präzise gefertigt sind, daß sie bei der Montage am Rundtisch nur noch zusammengeschraubt wer­ den müssen. Durch die Spannklötzchen werden die Enden des Maßbandes präzise aneinandergestoßen. Diese Maßbandbefestigung ist nur bei einem geschlossenen Umfang von 360° möglich.

In der DD 272 698 A1 ist eine Einrichtung zum Messen von Kreisbögen am Umfang eines Rundtisches angegeben, bei der das Maßband über Befestigungselemente beziehungsweise Spannelemente am Umfang des Rundtisches angebracht ist.

Aus einer Vielzahl von Veröffentlichungen, wie beispielsweise der DE 27 12 421 C2, der EP 0 105 119 A2 und der EP 0 169 189 A2 sind Längenmeßeinrichtungen bekannt, bei denen ein flexibles Maßband mit einem Ende an einem Träger fixiert wird, während das andere Ende mit einer Spannvorrichtung spannbar ist. Mit dieser Spannvorrichtung wird über eine Feder und eine Spannschraube die Bandlänge korrigiert.

Weiterhin ist in der DE 79 07 900 U1 angegeben, daß bei einer Längen­ meßeinrichtung mit einem linearen langen Maßstab an jedem der beiden Enden eine Korrektureinrichtung in Form einer Maßbanddehneinrichtung oder einer Maßbandstaucheinrichtung vorgesehen sein kann. Das Maßband liegt dabei auf einer ebenen Auflagefläche eines Hohlkörpers auf.

Bei Längenmeßeinrichtungen tritt keine Umschlingungsreibung auf, welche das Spannverhalten in Abhängigkeit vom Umschlingungswinkel nachteilig beeinflußt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kompakte Positionsmeßeinrichtung mit einem biegbaren Maßband zu schaffen, wobei das Maßband auf einem konvex oder konkav gekrümmten Träger aufliegt und somit einfach montierbar ist. Das durch die Krümmung der Auflagefläche hervorgerufene Reibungsverhalten und somit das Spann- und Dehnverhalten des Maßbandes soll gegenüber den bekannten Lösungen verbessert werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Patentan­ sprüche 1 oder 2 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen an­ gegeben.

Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, daß ein Maßband besonders einfach direkt auf ein zur Verfügung stehendes gekrümmtes Maschinenbauteil, des­ sen Position gemessen werden soll, montiert werden kann. Ein besonderer Vorteil ist dadurch gegeben, daß sich ein annähernd gleichförmiger Span­ nungszustand des Maßbandes ergibt und die durch die Umschlingung her­ vorgerufene ungleiche Reibung (Seilreibung) weitgehend ausgeglichen wird.

Anhand der Zeichnungen soll die Erfindung noch näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 eine erste Positionsmeßeinrichtung im Schnitt,

Fig. 2 einen Ausschnitt A der Fig. 1 im Schnitt,

Fig. 3 eine Draufsicht des Ausschnittes A,

Fig. 4 einen Verlauf des Bandfehlers und

Fig. 5 eine zweite Positionsmeßeinrichtung im Schnitt.

In Fig. 1 ist ein Schnitt einer Winkelmeßeinrichtung dargestellt. Die Win­ kelmeßeinrichtung besteht aus einem biegbaren Maßband 1, insbesondere einem Stahlband, auf dessen Oberfläche eine inkrementale Teilung 2 in be­ kannter Weise aufgebracht ist. Zur Abtastung dieser Teilung 2 ist ein Ab­ tastkopf 3 vorgesehen. Der Abtastkopf 3 ist an einem ersten Objekt befestigbar und das Maßband 1 an einem relativ zum ersten Objekt drehbaren zweiten Objekt. Im dargestellten Beispiel ist das zweite Objekt ein runder Trägerkörper 5 in Form eines Rundtisches mit einer konvexen Umfangsfläche, auf der das Maßband 1 befestigt ist.

Erfindungsgemäß ist an beiden Enden des Maßbandes 1 jeweils eine Vor­ richtung 4 angebracht, die zumindest während der Montage des Maßbandes 1 eine Verschiebbarkeit der beiden Maßbandenden relativ zum Trägerkörper 5 zuläßt. Diese Vorrichtung 4 ist in den Fig. 2 und 3 im Detail dargestellt. Die Vorrichtung 4, die auch als Spannvorrichtung 4 bezeichnet werden kann, besteht aus einem Grundkörper 41, an dem ein Ende des Maßbandes 1 fixiert ist. Diese Fixierung kann durch die dargestellte Schraube 42 oder durch Schweißen bzw. Nieten erfolgen. Die Spannvorrichtung 4 beinhaltet darüber hinaus eine Druckfeder 43, welche die Verschiebbarkeit und die Bandspannung hervorruft und ein Fi­ xierelement - nachfolgend als Schraube 44 bezeichnet - zur Fixierung des Grundkörpers 41 an dem Trägerkörper.

Zur einfachen Montage des Maßbandes 1 am konvex gekrümmten Grund­ körper 41 ist an diesem im Bereich der Enden des geforderten Meßberei­ ches jeweils eine Ausnehmung 6 zur Aufnahme der Spannvorrichtung 4 ein­ gebracht. Die Tiefe der Ausnehmung 6 ist derart gewählt, daß die Spannvor­ richtung 4 vollständig versenkbar ist. Dies hat den großen Vorteil, daß der Abtastkopf 3 über den Bereich der Spannvorrichtung 4 in Meßrichtung X frei verschoben werden kann.

Das Vorsehen einer Ausnehmung 6 hat weiterhin den Vorteil, daß eine quer zur Meßrichtung X verlaufende Fläche 61 zur Abstützung eines Teils der Spannvorrichtung 4 verwendet werden kann. Im gezeigten Beispiel stützt sich die Druckfeder 43 direkt an der Fläche 61 ab und drängt den Grundkörper 41 von dieser Fläche 61 weg. Die von der Druckfeder 43 auf das Maßband 1 wirkende Spannkraft ist mit F1 eingezeichnet.

Es ist auch möglich, daß das sich abstützende linksseitige Ende der Druck­ feder 43 einen relativ zum Grundkörper 41 in Meßrichtung X verschiebbaren Träger aufweist. In diesem Fall stützt sich dann der Träger an der Fläche 61 ab.

Die Spannkräfte F1 beider Spannvorrichtungen 4 sollen identisch sein.

In nicht dargestellter Weise kann anstelle der Druckfeder 43 auch eine Zug­ feder eingesetzt werden. Das Vorsehen einer Druckfeder 43 hat aber den Vorteil, daß die Fläche 61 zur Abstützung vorgesehen werden kann, und daß die zur Fixierung des gespannten Maßbandes 1 am Trägerkörper erforderli­ che Schraube 44 am freien Ende der Spannvorrichtung 4 angeordnet werden kann.

Im Grundkörper 41 kann eine Bohrung 8 vorgesehen sein, mit der der Grundkörper 41 und somit das Ende des Maßbandes 1 mit der Schraube 44 am Trägerkörper 5 fixiert wird. Vorteilhaft ist es, wenn die Bohrung 8 so aus­ gebildet ist, daß der Grundkörper 41 während des Montagevorganges relativ zur Schraube 44 in Meßrichtung X verschiebbar ist. Die Bohrung 8 ist im ge­ zeigten Beispiel ein Langloch mit der Längsachse in Meßrichtung X.

Zwischen dem Kopf der Schraube 44 und dem Grundkörper 41 ist eine Druckfeder 9 vorgesehen. Diese Druckfeder 9 ist nur während des Montage­ vorganges aktiv, sie drückt den Grundkörper 41 in die Ausnehmung 6 des Trägerkörpers 5 und erlaubt trotzdem eine Verschiebung des Grundkörpers 41 relativ zur Schraube 44 in Meßrichtung X. Im fertig montierten Zustand ist die Feder 9 nicht wirksam, da der Schraubenkopf direkt mit einer Fläche 45 des Grundkörpers 5 zusammenwirkt. Die Schraube 44 wird eingedreht, bis sie sich an der Fläche 45 abstützt und den Grundkörper 41 relativ zum Trägerkörper 5 durch Klemmen fixiert.

In Fig. 4 ist dargestellt, wie sich die Maßnahme gemäß der Erfindung auf das Reib- und somit das Spannverhalten des Maßbandes 1 auswirkt. Zur Vereinfachung der Darstellung ist ein Umschlingungswinkel von 180° ange­ nommen. Die durchgezogene Kurve zeigt die Abweichung des Maßbandes 1 in Abhängigkeit vom Umschlingungswinkel. Im Vergleich dazu zeigt die gestrichelte Kurve die Abweichung eines Maßbandes nach dem Stand der Technik, das heißt, daß ein Maßband beginnend an einem Ende (180°) starr fixiert wird und bis 0° die Umfangsfläche des Trägerkörpers umschlungen wird. Es ist ersichtlich, daß gemäß der Erfindung die Abweichung um mehr als 50% verringert wird, indem das durch die Umschlingung hervorgerufene ungleiche Dehnverhalten (Seilreibung) weitgehend ausgeglichen wird. Diese Vorteile werden nicht - wie bei Längenmeßeinrichtungen bekannt - durch korrigierendes Dehnen des Maßbandes, sondern durch die geschaffene Beweglichkeit der beiden Enden des Maßbandes 1 gegenüber dem Trägerkörper 5 während der Montage erreicht.

Die Erfindung ist auch bei konkav gekrümmten Trägerkörpern 105 vorteilhaft einsetzbar, wie in Fig. 5 schematisch dargestellt ist. Das Maßband 101 ist auf der konkav gekrümmten Oberfläche des Trägerkörpers 105 befestigt, indem an jedem der beiden Maßbandenden eine Druckvorrichtung 104 befe­ stigt ist. Jede der Druckvorrichtungen 104 übt auf das Maßband 101 eine Druckkraft F2 aus und erlaubt während der Montage eine Verschiebbarkeit der Bandenden relativ zum Trägerkörper 105. Die Reibungsverhältnisse werden somit über die gesamte Bandlänge weitgehend ausgeglichen. Die Druckkräfte F2 beider Druckvorrichtungen 104 sollen identisch sein.

Besonders vorteilhaft ist es auch bei dieser Ausführung, wenn die Druckvor­ richtungen 104 in Ausnehmungen 106 des Trägerkörpers 105 eingebracht sind und nicht über die konkave Umfangsfläche reichen.

Die Druckkraft F2 kann wiederum durch eine Zug- oder Druckfeder aufge­ bracht werden, wobei es wiederum vorteilhaft ist, wenn sich die Feder an einer quer zur Meßrichtung X verlaufenden Fläche der Ausnehmung ab­ stützt.

Um das Reibverhalten aufgrund der Seilreibung gemäß der Erfindung noch weiter zu verbessern, kann bei den erläuterten Ausführungsbeispielen zwischen der Umfangsfläche des Trägerkörpers 5, 105 und dem Maßband 1, 101 eine elastische Zwischenschicht vorgesehen werden. Diese Zwischenschicht kann eine Klebstoffschicht oder ein viskoser Flüssigkeitsfilm sein. Die Klebstoffschicht kann auch derart ausgebildet sein, daß sie während der Montage elastisch ist und erst nach erfolgter Montage und Ausgleich der Reibverhältnisse aushärtet. Beim Vorsehen einer Zwischenschicht liegt das Maßband 1, 101 mittelbar auf der Umfangsfläche des Trägerkörpers 5, 105 auf.

Claims (5)

1. Positionsmeßeinrichtung mit einem biegbaren Maßband (1), das auf einem Sektor einer konvexen Umfangsfläche eines Trägerkörpers (5) aufliegt und mit einem Abtastkopf (3) zur Abtastung der Teilung (2) des Maßbandes (1), wobei an beiden Enden des Maßbandes (1) jeweils eine Spannvorrichtung (4) angebracht ist, welche eine Spannkraft (F1) auf das Ende des Maßbandes (1) einleitet, und jede Spannvorrichtung (4) einen Grundkörper (41) aufweist, an dem ein Ende des Maßbandes (1) fixiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß
am Grundkörper (41) eine Feder (43) angreift, die das Ende des Maßbandes (1) in Umfangsrichtung (X) spannt, und jeweils an beiden Enden gleiche Spannkräfte (F1) einleitet,
der Grundkörper (41) während der Montage unter der Federspannung in Umfangsrichtung (X) am Trägerkörper (5) verschiebbar gelagert ist, und
der Grundkörper (41) nach der Montage am Trägerkörper (5) starr fixiert ist.

2. Positionsmeßeinrichtung mit einem biegbaren Maßband (101), das auf einer konkaven Fläche eines Trägerkörpers (105) aufliegt und mit einem Abtastkopf (103) zur Abtastung der Teilung (102) des Maßbandes (101), wobei an beiden Enden des Maßbandes (101) jeweils eine Druckvorrichtung (104) angebracht ist, welche eine Druckkraft (F2) auf das Ende des Maßbandes (101) einleitet, und jede Druckvorrichtung (104) einen Grundkörper aufweist, an dem ein Ende des Maßbandes (101) fixiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß
am Grundkörper eine Feder angreift, die das Ende des Maßbandes (101) in Meßrichtung (X) spannt, und jeweils an beiden Enden gleiche Druckkräfte (F2) einleitet,
der Grundkörper während der Montage unter der Federspannung in Meßrichtung (X) am Trägerkörper (105) verschiebbar gelagert ist, und
der Grundkörper nach der Montage am Trägerkörper (105) starr fixiert ist.

3. Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung (4) oder die Druckvorrichtung (104) vollständig in einer Ausnehmung (6, 106) des Trägerkörpers (5, 105) untergebracht ist.

4. Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder eine Druckfeder (43) ist, die im Endbereich des Maßbandes (1) unterhalb des Maßbandes (1) angeordnet ist.

5. Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder eine Druckfeder (43) ist, die zwischen dem Grundkörper (41) und einer quer zur Umfangsfläche verlaufenden Fläche (61) in der Ausnehmung (6) des Trägerkörpers (5) vorgesehen ist.