DE29811954U1 - Maßstabeinheit für eine Positionsmeßeinrichtung - Google Patents

Description

Maßstabeinheit für eine Positionsmeßeinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Maßstabeinheit für eine Positionsmeßeinrichtung zur Bestimmung der Relativlage zweier Objekte zueinander, bestehend aus einem Maßstab und einem Maßstabträger.

Bei der Bearbeitung von Werkstücken mit Hilfe von Präzisionsmaschinen ist man ständig bemüht, die Differenz zwischen tatsächlicher Werkstücklänge und gemessener Werkstücklänge zu minimieren. Diese Differenz resultiert im wesentlichen aus unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von Werkstück und Maschinenbett einerseits und Meßsystem bzw. Maßstab andererseits. Eine weitere Ursache für diese Differenz sind Deformationen aufgrund von Kräften, die direkt auf das Meßsystem einwirken und Durchbiegungen verursachen, wobei sich beispielsweise der unterschiedliche Abstand der Maßstabteilungsebene von der neutralen Biegelinie des Maßstabes bzw. des Meßsystemes nachteilig auswirkt.

Eine bedeutende Fehlerquelle sind dabei die technologisch bedingten Materialunterschiede zwischen Maßstab, Maßstabträger und Maschinenschlitten. Besonders gravierend sind diese Unterschiede bei Meßsystemen, die über ein Aluminiumgehäuse verfügen.

Zur Minimierung dieser Differenzen wird beispielsweise in der OS DE 33 16 082 die Kompensation der thermischen Längenänderung mittels eines Dehnelementes mit zum Maßstab abweichenden Ausdehnungskoeffizienten vorgeschlagen. Dabei kann der Dehnkörper auch als Maßstabträger für den Maßstab ausgebildet sein.

Seite 1 7274 DE-GM

&phgr;&phgr;&phgr; ·· · ■···

&phgr;&phgr;&phgr; ·ΦΦ &phgr;&phgr;&phgr;

• Φ · ·· &phgr; ·Φ &phgr;&phgr;

In der OS DE 34 19 527 werden zwei Varianten zur Kompensation unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten von Maßstab und Maschinenschlitten vorgestellt, wobei in einem ersten Beispiel ein flexibles Maßband in einen biegesteifen Maßstabträger eingeordnet und innerhalb dieses Maßstabträgers über zwei Befestigungspositionen gespannt ist. Dabei ist eine der beiden Befestigungspositionen relativ zum Gehäuse verschiebbar ausgebildet. Nach der Justierung werden die Befestigungselemente starr mit dem Maschinenschlitten verbunden, so daß dann bei thermischen Veränderungen das Maßband die gleichen Längenänderungen wie der Schlitten vollzieht und Meßungenauigkeiten insofern ausgeschlossen sind.

In der Offenlegungsschrift DE 37 19 409 Al wie auch in dem Gebrauchsmuster GM 87 17 94 8 ist vorgesehen, daß der Maßstab, der mittels einer elastischen Klebeschicht am Gehäuse befestigt ist, über ein Federelement mit bestimmter Federkonstante je nach Temperatur mehr oder weniger gestaucht oder gedehnt wird. Dadurch bleibt die Längendifferenz von Werkstück und Maßstab in einem begrenztem Temperaturbereich annähernd gleich.

Die US-Patentschrift 3,816,002 beschreibt eine gekapselte Längenmeßeinrichtung, bei der ein Ende längsverschieblich mit einem Maschinenteil verbunden ist. Dabei ist der Maßstab an einem Ende über ein Federelement mit dem Gehäuse verbunden, wodurch dieser von temperaturbedingten Längenänderungen des Gehäuses unbeeinflußt bleibt.

Bei all diesen Lösungsvorschlägen besteht jedoch immer noch der Nachteil, daß äußere Einflüsse, wie Temperatureinwir-

Seite 2 7274 DE-GM

kungen, mechanische Kräfte usw., die Meßgenauigkeit zu stark beeinflussen.

Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Maßstabeinheit für eine Positionsmeßeinrichtung der vorbeschriebenen Art derart weiterzubilden, daß die Bestimmung der Relativlage zweier Objekte zueinander mit höherer Meßgenauigkeit erfolgen kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst, indem bei einer Maßstabeinheit, die aus einem Maßstab und einem Maßstabträger besteht, der Maßstabträger als Längsprofil mit einem U-förmigen Querschnitt ausgebildet und der Maßstab auf dem Grund des U-förmigen Querschnittes angeordnet ist. Dabei befindet sich erfindungsgemäß die Teilungsebene des Maßstabes in der neutralen Biegelinie des Längsprofiles, während die Maßstabteilung in Längsrichtung des Profiles ausgerichtet ist.

In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Maßstabeinheit in eine Nut eingeschoben, die in das Gehäuse der Positionsmeßeinrichtung eingearbeitet ist. Dabei sollte die Maßstabeinheit beispielsweise an einem Punkt mit dem Gehäuse verbunden, sonst jedoch in Meßrichtung frei beweglich sein. Durch die Anordnung der Teilungsebene des Maßstabes in der neutralen Biegelinie des Längsprofiles wird vorteilhaft erreicht, daß Längenänderungen des Maßstabes, die von Durchbiegungen hervorgerufen sind, eliminiert werden.

Des weiteren ermöglicht die erfindungsgemäße Maßstabeinheit bzw. deren oben beschriebene Einordnung in das Gehäuse der Positionsmeßeinrichtung auch das teilweise und/oder kom-

Seite 3 7274 DE-GM

plette Führen einer Abtasteinheit oder eines Meßwagens, ohne daß dafür das Gehäuse des Meßsystems benutzt werden müßte. In Ausführungsgestaltungen der Erfindung ist vorgesehen, den Maßstab als flexibles Maßstabband oder alternativ hierzu den Maßstab als Prazisionsglasmaßstab auszubilden.

Erfindungsgemäß kann weiterhin zwischen dem Maßstabband und dem Grund des U-förmigen Querschnittes eine flexible Klebstoff schicht vorgesehen sein.

Eine weitere Ausgestaltungsvariante sieht vor, daß ein Ende des Maßstabbandes mit einem Ende des Längsprofiles fest verbunden ist, während am entgegengesetzten Ende eine gleitende Halterung vorgesehen ist.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen Fig.l die Draufsicht, Fig.2 die Seitenansicht im Schnitt AA (aus Fig.l) und Fig.3 die Seitenansicht im Schnitt BB (ebenfalls aus Fig.l) einer Maßstabeinheit 1.

Die Maßstabeinheit 1 besteht aus einem Maßstabträger 2, der als Längsprofil mit U-förmigem Querschnitt ausgebildet ist. Auf dem Grund des U-förmigen Querschnittes ist der Maßstab 3 angeordnet. Der Maßstab 3 weist eine Maßstabteilung 4 auf, die in Längsrichtung zum Längsprofil mit dem U-förmigen Querschnitt, d.h. zum Maßstabträger 2, ausgerichtet ist. Dabei ist die Höhe der Teilungsebene 5 über dem Grund des U-förmigen Querschnittes so bemessen, daß Teilungsebene 5 und neutrale Biegelinie 6 des Längsprofiles in einer Ebene liegen.

Seite 4 ⁷²⁷⁴ DE-GM

Der Maßstab 3 ist flexibel als Maßstabband ausgebildet. Dieses ist an einem seiner Enden über eine Schraubverbindung 7 mit einem Ende des Maßstabträgers 2 fest verbunden. Eine weitere feste Verbindung zwischen Maßstabband und Maßstabträger 2 besteht nicht. Einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung entsprechend ist die Maßstabeinheit 1 in eine Nut eingeschoben, die in das Gehäuse 8 einer Positionsmeßeinrichtung eingearbeitet ist.

Beim Betreiben dieser Positionsmeßeinrichtung treten Meßfehler, die ihre Ursache in einer Durchbiegung des Maßstabträgers 2 haben, nicht auf.

Seite 5 ⁷²⁷⁴ DE-GM

Claims (8)

Ansprüche

1. Maßstabeinheit (1) für eine Positionsmeßeinrichtung zur Bestimmung der Relativlage zweier Objekte zueinander, bestehend aus einem Maßstab (3) und einem Maßstabträger

(2) , dadurch gekennzeichnet, daß der Maßstabträger (2) als Längsprofil mit einem U-förmigen Querschnitt ausgebildet und der Maßstab (3) auf dem Grund des U-förmigen Querschnittes angeordnet ist, wobei sich die Teilungsebene (5) des Maßstabes (3) in der neutralen Biegelinie

(6) des Längsprofiles befindet und die Maßstabteilung in Profillängsrichtung vorgenommen ist.

2. Maßverkörperung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Maßstabeinheit in eine in das Gehäuse (8) der Positionsmeßeinrichtung eingearbeiteten Nut eingeordnet, an einem Punkt mit diesem Gehäuse (8) fest verbunden, sonst jedoch in Meßrichtung frei beweglich ist.

3. Maßstabeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Maßstab (3) als flexibles Maßstabband ausgebildet ist.

4. Maßstabeinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das flexible Maßstabband an seinen beiden Enden mit dem Längsprofil verbunden und zwischen seinen beiden Enden freigespannt gehalten ist.

5. Maßstabeinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Maßstabband mit einer flexiblen Klebstoffschicht auf dem Grund des U-förmigen Querschnittes befestigt ist.

Seite 1 7274 DE-GM

6. Maßstabeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Maßstab (3) als Glasmaßstab ausgebildet ist.

7. Maßstabeinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Glasmaßstab an einem Ende des Längsprofiles befestigt und am entgegengesetzten Ende des Längsprofiles flexibel und/oder gleitend verspannt ist.

8. Maßverkorperung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Glasmaßstab auf dem Grund des U-förmigen Querschnittes mit Hilfe einer flexiblen Klebstoffschicht befestigt ist.

Seite 2 ^?274 DE-GM