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DE2727769B1 - Gekapselte Laengenmesseinrichtung fuer grosse Messlaengen - Google Patents

Gekapselte Laengenmesseinrichtung fuer grosse Messlaengen

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DE2727769B1
DE2727769B1 DE2727769A DE2727769A DE2727769B1 DE 2727769 B1 DE2727769 B1 DE 2727769B1 DE 2727769 A DE2727769 A DE 2727769A DE 2727769 A DE2727769 A DE 2727769A DE 2727769 B1 DE2727769 B1 DE 2727769B1
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measuring
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Dr Johannes Heidenhain GmbH
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    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
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    • G—PHYSICS
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Description

ORIGINAL INSPECTED
schnitt,
F i g. 7 eine Innenansicht mit schematisch dargestellter Abtasteinheit,
F i g. 8 Systembild der Lage der Fotosensoren.
Die Fig. 1 zeigt eine schematisch dargestellte lichtelektrische Längenmeßeinrichtung. An einem Bett 1 einer Werkzeugmaschine ist ein Hohlprofil 2 mit Schrauben 1 befestigt. Innerhalb des Hohlprofils 2 befindet sich eine Maßverkörperung 4, die aus einem Glasmaßstab besteht. Diese Maßverkörperung 4 ist auf einem Zwischenträger 5 fixiert. Der Zwischenträger 5 ist unter Zwischenschaltung einer gummielastischen Schicht 6 an einer Innenfläche 2a des Hohlprofils 2 schwimmend befestigt. Eine Abtasteinheit 7 mit Lampe 8, Kondensor 9, Strichplatte IO und Fotoelementen 11 tastet die Teilung 4' der Maßverkörperung 4 ab. Das Hohlprofil 2 wird von Dichtlippen 12 abgedichtet. Lediglich ein schwertförmiger Mitnehmer 13 greift durch diese Dichtlippen 12 hindurch und verbindet die Abtasteinheit 7 mit einem Montagefuß 14. Der Montagefuß 14 ist mit Schrauben 15 an einem Schlitten 16 einer Werkzeugmaschine befestigt. Bei Bewegungen des Schlittens 16 wird über den Montagefuß 14 und den Mitnehmer 13 die Abtasteinheit 7 in Meßrichtung an der Maßverkörperung 4 entlangbewegt.
Die Längsansicht einer Längenmeßeinrichtung wird in Fig.2 in teilweise geschnittener und verkürzter Darstellung gezeigt. Das Bett 1 und der Schlitten 16 der Werkzeugmaschine sind hier nicht gezeigt. Auf die Abtasteinheit 7 wurde ebenfalls verzichtet, da hier nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Elemente dargestellt sind. Mehrere Teilstücke 2' und 2" des Hohlprofils 2 sind aneinandergereiht und an den Stoßstellen mit elastischen Dichtungen 17 versehen. Die Dichtungen 17 müssen elastisch genug sein, um die unterschiedliche Wärmeausdehnung der Werkzeugmaschine, des Hohlprofils 2 und des Zwischenträgers 5 nicht zu behindern, andererseits jedoch eine völlige Abdichtung am Stoß gewährleisten. In Endstücken 18 sind Druckfedern 19 angeordnet, welche über Stempel 20 gegen Ambosse 21 drücken, die in den Teilstücken des Zwischenträgers 5 angeordnet sind. Die Teilstücke des Zwischenträgers weisen ferner an ihren Stirnseiten Einstellschrauben 22 auf, und werden durch die Druckfedern 19 so aneinandergedrückt, daß sie in einem weiten Temperaturbereich ohne Spiel aneinanderstoßen.
In der Fig.3 ist eine Justierstelle herausgestellt. An den Teilstücken des Zwischenträgers 5 ist die Maßverkörperung 4 so angebracht, daß sie den Zwischenträger 5 auch an seinen Stirnseiten überragt. Längsseits des Zwischenträgers 5 ist die Teilung 4' auf der Maßverkörperung 4 aufgetragen. In den Stirnflächen der Teilstücke des Zwischenträgers 5 sind Gewindelöcher eingeschnitten, die mit Einstellschrauben 22 versehen sind. Um Meß- bzw. Ablesefehler an der Stoßstelle zu vermeiden, kann mit Hilfe der Einstellschrauben 22 im Zwischenträger S der Abstand der Endstriche der Teilung 4' derart eingestellt werden, daß der Abstand ein ganzzahliges Vielfaches η der Teilungsperiode t beträgt.
Eine weitere Justiereinrichtung ist in F i g. 4 gezeigt. Dort ist in einer Stirnseite des Zwischenträgers 5 ein Amboß 23 eingelassen. Die zweite Stirnseite trägt die Justiereinrichtung, bestehend aus einem Stift 24 und einem Einstellstift 25, der eine keilförmige Abflachung 26 aufweist, die mit dem ersten Stift 24 zusammenwirkt. Durch den sich verjüngenden Keilabschnitt des Einstellstiftes 25 laßt sich der Abstand der Endstriche einer Teilung 27' wieder so einstellen, daß sich die Beziehung η χ t ergibt, wobei π wieder eine kleine ganze Zahl und t die Teilungsperiode darstellt. In dem letztgenannten Ausführungsbeispiel besieht die Maßverkörperung aus einem Stahlband 27, auf das die Teilung 27' aufgebracht ist. Die Erfindung ist selbstver-
ID ständlich auch bei solchen Meßeinrichtungen einsetzbar, die im Auflichtverfahreii arbeiten.
Eine zusätzliche Justiereinrichtung ist in Fig. > dargestellt. Dort ist die Maßverkörperung wieder ein Glasmaßstab 28, der in bekannter Weise eine Teilung
i) trägt. Ein Amboß 29 in der Stirnseite des Zwischenträgers 5 und ein Ex/enter JO in der Stirnseite eines zweiten Teilstückes des Zwischenträgers 5 wirken zusammen. Auch hier ist durch Verstellen des Ex/enters 30 wieder die bekannte Beziehung η χ t herstellbar.
2i) Es versteht sich, daß durch die drei aufgeführten Ausführungsbeispiele nicht alle Möglichkeiten zur Einstellung der Maßverkörperung erschöpft sind. Ähnliche Lösungen füllen daher auch nicht aus dem Rahmender Erfindung.
_>■-> Die Teilansicht eines Hohlprofils 2 ist in der l· ig.b gezeigt. Um einwandfreie Meßergebnisse zu erzielen, müssen die Teillängen der Meßeinrichtung natürlich auch in Meßrichtung fluchtend angeordnet sein. Das wird zum einen durch eine durchgehende Befestigung*
in fläche 31 erreicht. Das Hohlprofil 2 wird mit den hier nicht gezeigten Schrauben } fest auf dieser ebenen Befestigungsfläche Jl angeschraubt. In der dazu senkrechten Richtung dient eine Anschlagleiste 32 zum Ausrichten des Hohlprofils 2. Die Anschlagleiste Ϊ2 ist
;■) mit Schrauben M an einem Teil der Werkzeugmaschine 1 befestigt. Alternativ /ur Anschlagleiste J2 können im Hohlprofil 2 Bohrungen 14 angebracht sein, so daß durch Paßstifte 35 — die in die Bohrungen Ϊ4 eingesetzt werden — die Teillängen der Meßeinrichtung fluchtend
κ, ausgerichtet werden.
Die schematische Innenansicht in Fig. 7 zeigt das Hohlprofil von innen. Die Abtasteinheit 7 weist Führungsrollen 36 auf, die nach Art der Tandemlager jeweils paarweise hintereinander angeordnet sind.
ι, Durch diese Anordnung ist gewährleistet, daß die Abtasteinheit 7 den Spalt am Stoß störungsfrei passieren kann, denn eine der Führungsrollen 36 steht immer mit einer Führungsflache 2a und 2b in Kontakt. In dem Ausführungsbeispiel wird die Abtasteinheit auch
,o an der Maßverkörperung 4 geführt. Über eine Kupplung 37 steht die Abtasteinheit 7 mit dem in dieser Figur nicht dargestellten Mitnehmer 13 in Verbindung. Die Kupplung Ϊ7 wird von zwei Zylindern 37' und Ϊ7" verkörpert.
->i Das Systembild von der Lage der Fotoelemente in F i g. 8 zeigt großflächige Fotoelemente (38, 19, 40 und 41), die so angeordnet und zusammengeschaltet sind, daß am Stoß zweier Maßverkörperungen 4 die gewonnenen elektrischen Signale nur minimale
, ο Schwankungen erfahren.
Es versteht sich, daß die Vorteile der Erfindung auch bei nicht lichtelektrischen Längenmeßeinrichtungen, z. B. optischen Längenmeßeinrichtungen, bvoll zum Tragen kommen.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Palentansprüche:
1. Aus Teiilangen aufgebaute gekapselte Längenmcikinrichtung für große Meßlängen, mit einem schützenden Hohlprofil und einer Maßverkörperung mit jeweils unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten, einer Abtasteinheit und anderen, bei einer derartigen Meßeinrichtung üblichen Bauelementen, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das Hohlprofil (2) als auch die Maßverkörperung (4) aus einzelnen Teilstücken bestehen und daß die einzelnen Teilstücke der Maßverkörperung (4) auf einzelnen Teilstücken eines Zwischenträgers (5) annähernd gleichen Ausdehnungskoeffizientens fixiert sind und die Teilstücke des Zwischenträgers (5) mit den Teilstücken des Hohlprofils (2) langsversc hieblich über eine elastische Zwischenschicht (6) verbunden sind, und daß die hintereinander angeordneten Teilslücke des Zwischenträgers (5) an den Stirnflächen durch Andruckmittel (18-25, 29, JO) kraftschlüssig und justierbar aneinanderdrückbar sind.
2. l.ängenmeßeinrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Andruckmittel durch mindestens eine leder (19) gebildet wird, die an einem Ende der gesamten Meßeinrichtung angeordnet ist.
i. Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Enden der gesamten Meßeinrichtung Federn (19) angeordnet sind.
4. Längenmeßeinrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Teilstück eines Zwischenträgers (5) an seinen Enden justierbare Körper (21,22) enthält.
5. Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die justierbaren Körper von Schrauben (22) gebildet werden.
6. Längenmeßeinrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (31, 32,34 und 35) vorgesehen sind, um die Teilstücke des Hohlprofils (2) in Meßrichtung genau zur Fluchtung zu bringen.
7. l.ängenmeßeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluchtung in einer Richtung durch eine durchgehende, ebene Befestigungsfläche (Jl), in der dazu senkrechten Richtung durch eine Anschlagleiste (32) erzielt wird.
8. Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluchtung in einer Richtung durch eine durchgehende, ebene Befestigungsfläche (31), in der dazu senkrechten Richtung durch Zusammenwirken von Stiften (35) und Bohrungen (34) in den Stirnseiten der Teilstücke erzielt wird.
9. Längenmeßeinrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßstellen der Teilstücke des Hohlprofils (2) durch Dichtungen (17) abgeschlossen werden, die die unterschiedliche Ausdehnung der Teilstücke des Hohlprofils (2), der Maschine (1) und der Zwischenträger (5) nicht behindern.
10. Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinheit (7) an der Maßverkörperung (4) und am Hohlprofil (2) durch Führungsrollen (36) geführt ist, die nach Art ■ von Tandemlagern jeweils paarweise hintereinander angeordnet sind.
Die Erfindung bezieht sich auf eine aus Teiilangen aufgebaute gekapselte Längenmeßeinrichtiing für große Meßlängen, mit einem schützenden Hohlprofil und einer Maßverkörperung mit jeweils unterschiedlichen ■■> Ausdehnungskoeffizienten, einer Abtasteinheit und anderen, bei einer derartigen Meßeinrichtung üblichen Bauelementen.
Bei gekapselten Längenmeßeinrichtungen tritt das Problem auf, Verformungen der Maßverkörperung zu id vermeiden, die durch unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten von Hohlprofil und Maßverkörperung bei Veränderung der Temperatur entstehen. Aus Kostengründen wird im allgemeinen das Hohlprofil aus Aluminium hergestellt. Die Maßverkörperung besteht i*> im allgemeinen aus Glas oder aus einem Stahlband. In beiden Fällen unterscheidet sich der Ausdehnungskoeffizient sehr von dem des Hohlprofils aus Aluminium. Bei bekannten Meßeinrichtungen wird daher die Maßverkörperung über eine elastische Zwischenschicht mit 2Ii dem Hohlprofil verbunden (DE-OS 25 05 587). Die elastische Zwischenschicht verhindert die Übertragung von Zwangskräften auf die Maßverkörperung, wenn sich durch Temperaturschwankungen unterschiedliche Längenausdehnungen bei Maßverkörperung und Hohl-' > profil ergeben.
Aus fertigungstechnischen Gründen können jedoch Maßverkörperung und Hohlprofil nicht in jeder beliebigen Länge hergestellt werden. Eine Anordnung von mehreren kompletten Teilstücken hintereinander »ι scheiterte bisher daran, daß an den Stoßstellen unzulässige Fehler entstehen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Längenmeßeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der auch bei großen Meßlängen eine Verformung der i> Maßverkörperung bei Temperaturschwankungen vermieden wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß sowohl das Hohlprofil als auch die Maßverkörperung aus einzelnen Teilstücken bestehen und daß die i" einzelnen Teilstücke der Maßverkörperung auf einzelnen Teilstücken eines Zwischenträgers annähernd gleichen Ausdehnungskoeffizientens fixiert sind und die Teilstücke des Zwischenträgers mit den Teilstücken des Hohlprofils längsverschieblich über eine elastische t' Zwischenschicht verbunden sind, und daß die hintereinander angeordneten Teilstücke des Zwischenträgers an den Stirnflächen durch Andruckmittel kraftschlüssig und justierbar aneinanderdrückbar sind.
Die besonderen Vorteile der Erfindung liegen darin,
><> daß nur wenige Teillängen hergestellt werden müssen, aus denen sich alle Meßlängen in kleinen Stufen kombinieren lassen. Alle Teillängen lassen sich am Stoß justieren, so daß der Anwender beliebige Teillängen aneinandersetzen kann, ohne daß unzulässige Fehler an
'■"> den Stoßstellen auftreten.
Anhand der Zeichnungen soll an einem Ausführungsbeispiel die Erfindung noch näher erläutert werden. Es zeigt
F i g. 1 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Längenmeßeinrichtiing,
F i g. 2 eine Längsansicht dieser Längenmeßeinrichtung, teilweise geschnitten,
F i g. 3 eine Maßstabstoßstelle mit Justiereinrichtung im Ausschnitt,
F i g. 4 eine weitere Justiereinrichtung im Ausschnitt,
Fig.5 eine zusätzliche Justiereinrichtung im Ausschnitt,
Fig.6 eine Teilansicht eines Hohlprofils im Quer-
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