DE102004035299B4

DE102004035299B4 - Montagehilfe einer Positionsmesseinrichtung

Info

Publication number: DE102004035299B4
Application number: DE102004035299.2A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Markus (FH) Kühler; Dr. Schneider Giselher
Original assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Current assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority date: 2004-07-21
Filing date: 2004-07-21
Publication date: 2015-07-09
Anticipated expiration: 2024-07-22
Also published as: JP2006030187A; US7219439B2; JP4854227B2; DE102004035299A1; SG119368A1; US20060016090A1

Abstract

Montagehilfe (10, 100) für die Ausrichtung eines ersten Teilungsträgers (1) relativ zu einem zweiten Teilungsträger (40) einer Positionsmesseinrichtung, bei der zur Positionsmessung eine Messteilung (2) des ersten Teilungsträgers (1) relativ zu einer Messteilung (42) des zweiten Teilungsträgers (40) in einem vorgegebenen Abtastabstand A in Messrichtung X verschiebbar ist, mit – einem Abstandshalter (16), welcher während der Ausrichtung den Abtastabstand A vorgibt; – Verbindungsmittel (11, 12) mit denen die Montagehilfe (10, 100) mit dem ersten Teilungsträger (1) verbindbar ist und – einer Schutzabdeckung (15, 16), welche die Messteilung (2) des ersten Teilungsträgers (1) in einer Montageposition abdeckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel Elemente (11, 12) sind, die die Montagehilfe (10, 100) in der Montageposition formschlüssig und/oder klemmend am ersten Teilungsträger (1) fixieren und die Verbindungsmittel (11, 12) derart ausgebildet sind, dass die Montagehilfe (10, 100) nach erfolgter Montage durch Verschieben aus dem Zwischenraum zwischen den beiden Teilungsträgern (1, 40) entfernbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Montagehilfe für die Ausrichtung eines Teilungsträgers während des Anbaus einer Positionsmesseinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.
Eine Positionsmesseinrichtung beinhaltet zwei relativ zueinander bewegliche Teilungsträger zur positionsabhängigen Modulation einer physikalischen Größe. Einer dieser Teilungsträger ist der Maßstab mit einer Messteilung, die inkremental oder absolut codiert ausgeführt ist. Diese Messteilung des Maßstabs wird während der Positionsmessung von einer Teilung eines weiteren Teilungsträgers abgetastet. Diese Teilung ist eine Abtastteilung einer Abtastplatte oder die Anordnung von Detektorelementen.
Die beiden Teilungsträger der Positionsmesseinrichtung müssen während des Anbaus an Maschinenteile zueinander ausgerichtet werden. Ein wesentlicher Parameter ist dabei der sogenannte Abtastabstand, also der Abstand zwischen der Messteilung des Maßstabs und der Teilung der Abtasteinheit.
Es sind bereits Montagehilfen zur Einstellung des Abtastabstandes bekannt geworden. Gemäß der EP 0 177 711 B1 weist die Abtasteinheit einen Schlitz auf, durch den von außen eine Folie bestimmter Dicke zwischen die Messteilung und die Abtastteilung eingeführt wird. Die Dicke der Folie entspricht dem geforderten Abtastabstand. Die Einstellung des Abtastabstandes erfolgt durch Bewegung der Abtasteinheit bis zur Klemmung der Folie. Im geklemmten Zustand wird die Abtasteinheit an einem Maschinenteil festgeschraubt und danach die Folie durch Herausziehen aus dem Schlitz entfernt. Es ist angegeben, dass die Folie der Messeinrichtung beiliegt und gegebenenfalls als Garantieurkunde eine weitere Funktion erfüllt.
Bei der DE 102 29 888 A1 ist zur Einstellung des Abtastabstandes eine selbstklebende Folie vorgesehen, deren Dicke dem gewünschten Abtastabstand entspricht. Durch die selbstklebende Folie ist der Maßstab bei der Ausrichtung und Anbringung vor Beschädigungen geschützt. Der Nachteil einer selbstklebenden Folie ist die mögliche Beeinflussung der Messteilung durch verbleibende Rückstände der Klebeschicht. Darüber hinaus ist die Handhabbarkeit der selbstklebenden Folie nachteilig, so kann diese nur durch Abziehen entfernt werden, wozu entsprechend freier Raum nach dem Anbau der Abtasteinheit und des Maßstabs zur Verfügung sehen muss.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Montagehilfe einer Positionsmesseinrichtung anzugeben, die besser handhabbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die Montagehilfe mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Demnach weist die Montagehilfe einen Abstandshalter auf, welcher den Abtastabstand vorgibt. An der Montagehilfe sind Verbindungsmittel angeformt, welche einen Formschluss und/oder Reibschluss zwischen dem Teilungsträger und der Montagehilfe ermöglichen und die Montagehilfe am Teilungsträger formschlüssig und/oder klemmend fixieren. In dieser fixierten Stellung bildet die Montagehilfe eine Schutzabdeckung für die gesamte zur Positionsmessung zur Verfügung stehende Messteilung. Die Verbindungsmittel sind derart ausgebildet, dass die Montagehilfe nach erfolgter Ausrichtung und Montage der Teilungsträger aus dem Zwischenraum der beiden Teilungsträger herausziehbar ist. Die Montagehilfe ist durch Verschieben relativ zum Teilungsträger mit diesem in Eingriff bring bar und von diesem wieder lösbar.
Die Verbindungsmittel ermöglichen einerseits eine definierte Längsverschiebung der Montagehilfe am Teilungsträger und andererseits eine Fixierung der Montagehilfe am Teilungsträger in der Position, wenn die Messteilung durch die Montagehilfe abgedeckt ist, wobei diese Position die Montagestellung darstellt.
Die Fixierung in dieser Montagestellung ist so dimensioniert, dass die Bedienperson den Teilungsträger durch Greifen der Montagehilfe handhaben und in die geforderte Montagestellung bringen kann. Hierzu ist die Montagehilfe entsprechend eigenstabil ausgeführt und mit einem Griff versehen. Die Fixierung der Montagehilfe am Teilungsträger erfolgt durch Einrasten eines Rastelementes am Teilungsträger fremdmittelfrei. Um ein einfaches und definiertes Entfernen der Montagehilfe nach erfolgter Montage zu ermöglichen ist der zur Fixierung realisierte Formschluss lösbar.
Eine Positionsmesseinrichtung mit einer erfindungsgemäßen Montagehilfe ist durch die Merkmale des Anspruches 11 angegeben.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren angegeben.
Es zeigen:
1 eine erste perspektivische Ansicht eines Maßstabs;
2 eine zweite perspektivische Ansicht des Maßstabs;
3 eine perspektivische Ansicht einer Montagehilfe;
4 die Montagehilfe gemäß 3 am Maßstab fixiert;
5 den Maßstab mit der Montagehilfe während der Ausrichtung der Abtasteinheit am Maßstab in perspektivischer Ansicht;
6 die Anordnung gemäß 5 im Querschnitt;
7 den Maßstab mit der dazu ausgerichteten Abtasteinheit im montierten Zustand beim Entfernen der Montagehilfe und
8 eine weitere Ausgestaltung einer Montagehilfe.
In den 1 und 2 ist ein Maßstab 1 als Teilungsträger mit einer Messteilung 2 dargestellt. Der Maßstab 1 besteht aus einem Halter 3 und einer daran befestigten Glaslamelle 4. In dem Halter 3 sind Bohrungen 5 eingebracht, mittels derer der Maßstab 1 starr mit einem Maschinenteil 20 (5) durch Schrauben befestigt werden kann.
In 3 ist eine an den Maßstab 1 optimal angepasste Montagehilfe 10 dargestellt. Diese Montagehilfe 10 ist dazu ausgelegt, um an dem Maßstab 1 fixiert werden zu können, so dass der Maßstab 1 mit der Montagehilfe 10 handhabbar ist sowie während der Handhabung die Messteilung 2 von der Montagehilfe 10 abgedeckt ist.
Zur Fixierung der Montagehilfe 10 ohne Werkzeug am Maßstab 1 weist diese Verbindungsmittel 11, 12 auf, welche einen Formschluss mit dem Maßstab 1 bilden. Diese Verbindungsmittel bilden eine Linearführung 11, 6, bestehend aus einer Feder 11, welche in eine korrespondierende Nut 6 des Maßstabs 1 eingreift. Die Montagehilfe 10 ist somit definiert auf den Maßstab 1 aufschiebbar und zwar in der Führungsrichtung X senkrecht zum Abtastabstand A verlaufend. Darüber hinaus ist an der Montagehilfe 10 ein Rastelement 12 angeformt, welches mit einem korrespondierenden Rastelement 7 des Maßstabs 1 zusammenwirkt und eine Rastverbindung 12, 7'als Formschluss bildet. Diese Rastverbindung 12, 7 fixiert die Montagehilfe 10 am Maßstab 1 in Führungsrichtung X der Linearführung 11, 6 im eingeschobenen Zustand (Montageposition). Das Rastelement 12 der Montagehilfe 10 ist als federnde Zunge ausgebildet, welche den Maßstab 1 im aufgeschobenen Zustand am Endbereich 7, also einem Hinterschnitt, überragt. Das Rastelement 7 des Maßstabs 1 kann auch eine Einkerbung sein.
Vorteilhaft ist es, wenn die Führungsrichtung X der Linearführung 11, 6 zumindest weitgehend der Messrichtung X entspricht. Dadurch wird es ermöglicht, dass die den Formschluss und/oder Reibschluss bildenden Verbindungsmittel 11, 12 nicht über den Bereich der Messteilung 2 gleiten, sondern sich über den gesamten Verschiebeweg ausschließlich außerhalb der Messteilung 2 abstützen.
Wie in der 4 zu erkennen ist, deckt die Montagehilfe 10 die gesamte im Messbetrieb zur Positionsmessung genutzte Messteilung 2 ab. Die Montagehilfe 10 ist ein eigenstabiles Bauteil, welches einfach am Maßstab 1 fixierbar und rückstandsfrei entfernbar ist.
Die Rastverbindung 12, 7 kann zusätzlich durch einen Reibschluss ergänzt sein, indem die federnde Zunge 12 in der Montageposition zusätzlich eine Klemmkraft generiert. Alternativ kann der Formschluss durch einen Reibschluss ersetzt werden, indem beispielsweise die Linearführung 11, 6 konisch ausgeführt ist und die Montagehilfe 10 am Maßstab 1 in der Montageposition klemmend fixiert.
Für besonders kleine und schwer handhabbare Maßstäbe 1 (ca. 1 cm × 2 cm) ist die Montagehilfe 10 mit einer Handhabe 13 versehen, die derart ausgebildet ist, dass sie von einer Bedienperson greifbar ist und mit ihr der Maßstab 1 handhabbar ist. Die Montagehilfe 10 ist beispielsweise ein eigenstabiles Formteil, insbesondere Spritzgussteil aus (glas)faserverstärktem Kunststoff.
Bei der beispielhaft erläuterten hochgenauen Positionsmesseinrichtung mit transparenter Glaslamelle 4, welche im Durchlicht abgetastet wird ist es besonders vorteilhaft, wenn die Montagehilfe 10 die Messteilung 2 umschließt, indem die Montagehilfe 10 zwei parallel zueinander verlaufende Schenkel 15, 16 aufweist, welche die Schutzabdeckung bilden und die Messteilung 2 beidseitig abdecken. Dadurch ist gewährleistet, dass die Glaslamelle 4 während des Transports und der Montage vor Verschmutzungen und mechanischen Beschädigungen geschützt ist und der Abtaststrahlengang (6) bei der späteren Positionsmessung ungestört ist.
Die in 4 dargestellte Baueinheit zeigt den Anlieferzustand des Maßstabs 1 beim Kunden. Zum Anbau an ein erstes Maschinenteil 20 greift er die Handhabe 13 und führt damit den Maßstab 1 an die Anbauposition gemäß 5. An der geforderten Anbauposition wird der Maßstab 1 am ersten Maschinenteil 20 starr befestigt, im dargestellten Beispiel, angeschraubt.
Zur korrekten Ausrichtung der Abtasteinheit 40 relativ zum Maßstab 1 weist die am Maßstab 1 fixierte Montagehilfe 10 einen Schenkel 16 mit einer Bezugsfläche 14 auf, welche mit der Abtasteinheit 40 während des Anbaus zusammenwirkt. Eine Fläche 41 der Abtasteinheit 40 fungiert als Anschlagfläche an die Bezugsfläche 14, wie in 6 im Schnitt gezeigt ist. Die Montagehilfe 10 weist also Abstandshalter 14 auf, welcher während der Ausrichtung und Montage vom Maßstab 1 und Abtasteinheit 40 den Abtastabstand A vorgibt. Der Abtastabstand A ist bei der dargestellten lichtelektrischen Abtastung der Abstand zwischen der Messteilung 2 und einer Abtastteilung 42 der Abtasteinheit 40.
Der bei der Positionsmessung wirksame Lichtstrahlengang ist in 6 schematisch dargestellt. Das Licht einer Lichtquelle 43 gelangt auf die Messteilung 2, wird dort positionsabhängig moduliert und gelangt nach Durchlauf des Abtastabstandes A auf die Abtastteilung 42 und weiter auf eine lichtempfindliche Detektoreinheit 44.
Nach der in den 5 und 6 dargestellten Ausrichtung der Abtasteinheit 40 relativ zum Maßstab 1 und starrer Befestigung des Maßstabs 1 am ersten Maschinenteil 20 sowie der Abtasteinheit 40 am zweiten Maschinenteil 30 wird die Montagehilfe 10 aus dem Zwischenraum zwischen Abtasteinheit 40 und Maßstab 1 durch Herausziehen entfernt. Dabei garantiert die Linearführung 6, 11 eine definierte, geführte Bewegung der Montagehilfe 10 beim Entfernen. Diesen Zustand des Herausziehens der Montagehilfe 10 in Führungsrichtung X zeigt 7. Jetzt ist die Positionsmesseinrichtung für den Messbetrieb betriebsbereit.
8 zeigt eine weitere Montagehilfe 100. Die Konstruktion entspricht der vorher beschriebenen Montagehilfe 10, diese wurde nur um eine weitere Funktionalität ergänzt. Die Montagehilfe 100 weist ein Mittel in Form eines Schenkels 101 auf, mit dem eine gegenseitige Ausrichtung von Maßstab 1 und Abtasteinheit 40 ermöglicht wird. Der Schenkel 101 hat in einer Richtung Y, also senkrecht zur Messrichtung X und senkrecht zum Abtastabstand A eine definierte Dicke und legt somit die Zuordnung von Maßstab 1 und Abtasteinheit 40 in dieser Richtung Y fest.
Die Montagehilfe 10, 100 ist so ausgeführt, dass sie sowohl den Maßstab 1 schützt, eine Handhabe in Form eines Griffes 13 zur leichten Handhabung des Maßstabs 1 darstellt, was insbesondere bei kleinen Maßstäben 1 vorteilhaft ist, und mindestens eine eng tolerierte Bezugsfläche 14 zur Justage von Abtasteinheit 40 zu Maßstab 1 – oder umgekehrt – in eine Raumrichtung A oder mehreren Raumrichtungen A, Y zur Verfügung stellt. Im Bereich der Messteilung 2 liegt die Montagehilfe 10, 100 nicht am Maßstab 1 an. Dies kann in der dargestellten Weise realisiert werden, indem die Messteilung 2 gegenüber dem Halter 3 – an dem die Montagehilfe 10 anliegt – zurückgesetzt ist oder in nicht gezeigter Weise dadurch, dass die Montagehilfe einen oder mehrere Vorsprünge aufweist, mit denen sie sich außerhalb der Messteilung am Maßstab abstützt und im Bereich der Messteilung 2 einen Spalt zwischen Glaslamelle 4 und Montagehilfe 10, 100 bereitstellt.
Die Montagehilfe 10, 100 verbleibt beim Transport sowie dem gesamten Montagevorgang auf dem Maßstab 1 und lässt sich im montierten Zustand aus dem Zwischenraum von Maßstab 1 und Abtasteinheit 40 durch Verschieben längs der Linearführung 6, 11 ziehen. Die Montagehilfe 10, 100 kann zur Demontage oder zur Montage eines weiteren Maßstabes wieder verwendet werden.
Die Montagehilfe kann mit den beschriebenen Funktionalitäten in nicht gezeigter Weise auch für die Abtasteinheit 40 als Teilungsträger ausgestaltet sein. Dabei ist die Montagehilfe an der Abtasteinheit 40 fixiert. Der beschriebene Formschluss bzw. Reibschluss ist nun zwischen der Montagehilfe und der Abtasteinheit 40 ausgeführt, wobei die Montagehilfe in der an der Abtasteinheit 40 fixierten Montageposition die Abtastteilung 42 abdeckt und vor Verschmutzung und Beschädigung schützt.
Die Erfindung ist anhand eines sektorförmigen zur Winkelmessung nutzbaren Maßstabs 1 im Detail erläutert. Dabei verläuft die Messteilung 2 bogenförmig. Der Maßstab und somit die Messteilung kann auch linear verlaufend oder kreisförmig ausgebildet sein.

Claims

Montagehilfe (10, 100) für die Ausrichtung eines ersten Teilungsträgers (1) relativ zu einem zweiten Teilungsträger (40) einer Positionsmesseinrichtung, bei der zur Positionsmessung eine Messteilung (2) des ersten Teilungsträgers (1) relativ zu einer Messteilung (42) des zweiten Teilungsträgers (40) in einem vorgegebenen Abtastabstand A in Messrichtung X verschiebbar ist, mit – einem Abstandshalter (16), welcher während der Ausrichtung den Abtastabstand A vorgibt; – Verbindungsmittel (11, 12) mit denen die Montagehilfe (10, 100) mit dem ersten Teilungsträger (1) verbindbar ist und – einer Schutzabdeckung (15, 16), welche die Messteilung (2) des ersten Teilungsträgers (1) in einer Montageposition abdeckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel Elemente (11, 12) sind, die die Montagehilfe (10, 100) in der Montageposition formschlüssig und/oder klemmend am ersten Teilungsträger (1) fixieren und die Verbindungsmittel (11, 12) derart ausgebildet sind, dass die Montagehilfe (10, 100) nach erfolgter Montage durch Verschieben aus dem Zwischenraum zwischen den beiden Teilungsträgern (1, 40) entfernbar ist.
Montagehilfe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel einen Formschluss mit einer Rastverbindung (7, 12) bilden, mit einem Rastelement (7) am ersten Teilungsträger (1) und einem korrespondierenden Rastelement (12) an der Montagehilfe (10).
Montagehilfe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel eine Linearführung (6, 11) senkrecht zum Abtastabstand A bilden, wodurch die Montagehilfe (10) auf den ersten Teilungsträger (1) aufschiebbar ist.
Montagehilfe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Linearführung eine Nut-Federverbindung (6, 11) ist.
Montagehilfe nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastverbindung (7, 12) die Montagehilfe (10) am ersten Teilungsträger (1) in Führungsrichtung X der Linearführung (6, 11) in der Montageposition fixiert.
Montagehilfe nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastelement der Montagehilfe (10) eine federnde Zunge (12) ist und das Rastelement des ersten Teilungsträgers (1) eine Vertiefung oder ein Hinterschnitt (7) ist.
Montagehilfe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie dazu ausgebildet ist, die Messteilung (2) des ersten Teilungsträgers (1) berührungsfrei abzudecken.
Montagehilfe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzabdeckung von zwei Schenkeln (15, 16) gebildet ist, welche zwei gegenüberliegende Seiten des ersten Teilungsträgers (1) abdecken.
Montagehilfe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Handhabe (13) aufweist, die derart ausgebildet ist, dass sie von einer Bedienperson greifbar ist.
Montagehilfe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie derart eigenstabil ausgebildet ist, dass mit ihr der erste Teilungsträger (1) handhabbar ist.
Positionsmesseinrichtung mit einem ersten Teilungsträger (1) und einem zweiten Teilungsträger (40), wobei eine Messteilung (2) des ersten Teilungsträgers (1) von einer Messteilung (42) des zweiten Teilungsträgers (40) in einem vorgegebenen Abtastabstand A abtastbar ist, und mit einer Montagehilfe (10, 100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Positionsmesseinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teilungsträger ein Maßstab (1) ist und der zweite Teilungsträger eine Abtasteinheit (40) mit einer Abtastteilung (42) zum Abtasten der Messteilung (2) des Maßstabs (1) ist.