DE7708837U1 - Längenmeßeinrichtung mit längsverschieblichem Maßstab - Google Patents

Description

BR. JOHANNES HEIDENHAIN GMBH 15- März 1977

Längenmeßeinrichtung mit längsverschieblichem Maßstab

Die Erfindung betrifft eine gekapselte Längenmeßeinrichtung, insbesondere für große Meßlängen, mit einem längsver— schieblich befestigten flexiblen Maßstab, einer Ättastein— heit, einem diese Bauteile umschließenden Hohlprofil sowie mit einer Auswerte— und Ableseeinheit.

Hit derartigen Meßeinrichtungen wird eine Relativbewegung — K.B. zweier Maschinenbauteile — gemessen. Die Maschinen— bauteile können durch Maschinenbett und Maschinenschlitten gebildet werden. Zum Schütze der im allgemeinen sehr genauen Meßeinrichtung ist der Maßstab in einem Hohlprofil eingebettet, und die Abtasteinheit ist ebenfalls innerhalb des Hohlprofiles angeordnet.

Bei Systemen dieser Genauigkeitsklasse ist die Auswahl der verschiedenen Materialien von großer Bedeutung, da Werkstoffe mit unterschiedlichem Ausdehnungskoeffizienten kombiniert werden müssen. Aus Kostengründen können nur in den seitesten Fällen Werkstoffe gleicher oder ähnlicher Ausdehnungskoeffizienten verwendet werden. Am häufigsten kombiniert man Grauguß (Maschinenteile), Aluminium (Hohl— profile) und Stahl oder Glas .für den Maßstab.

Es ist bekannt, Maßstab und Grundkörper längsverschieblich, z.B. über eine hochelastische Zwischenschicht, zu verbinden. Längenänderungen durch Verbiegung des'Grund—

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körpers bleiben damit ohne Einfluß auf den Maßstab (DT-PS 1 176 382). Des weiteren ist aus der US-PS 3 816 002 eine Meßeinrichtung bekannt, deren Gehäuse an dem Schlitten einer Werkzeugmaschine befestigt ist. Der Maßstab wird innerhalb des Gehäuses an einem Ende fixiert, während das . andere Ende des Maßstabes in einer Art Spannvorrichtung i innerhalb des Gehäuses gelagert ist. Mit dieser Spann vor- _tj richtung werden über eine Feder die temperaturabhängigen | Längenänderungen des Gehäuses kompensiert. Der Maßstab % bleibt durch diese Anordnung von den temperaturbedingten I Längenänderungen des Gehäuses unbeeinflußt. Bei der letzt- f genennten Anordnung ist jedoch von Nachteil, daß der Maßstab zwischen den Aufhängungen an seinen beiden Enden frei im Inneren des Gehäuses gespannt i^t. Dadurch können ■'■

Schwingungen der Werkzeugmaschine auf den Maßstab einwirken und diesen ebenfalls zum Schwingen bringen. Das kann, zu Meßfehlern und zu Beschädigungen des Abtastwagens führen. Dieses Verfahren ist daher nur bedingt, und auch ' dann nur für kleine Meßlängen anwendbar.

Aufgabe der Erfindung S.st es, die vorgenannten Nachteile

zu vermeiden und ein Längenmeßsystem, insbesondere für

große Meßlängen zu schaffen, bei dem trotz der Verwendung

von unterschiedlichen Materialien die Störeinflüsse auf

den Maßstab vernachlässigbar kleine Wirkungen hervorrufen. ,■

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Hohlprofil den in Meßrichtung verschiebbaren flexiblen Maß- 4

stab formschlüssig, aber kräftefrei umschließt, daß sich |

die Abtasteinheit an Führungsf lachen im Inneren des Hohl— f

profiles abstützt, und daß der flexible Maßstab über Be- |

festigungseinrichtungen direkt an einen Maschinenbauteil !

fixiert ist. .. j

Besondere Vorteile werden bei der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung noch dadurch erzielt, daß der Maßstab mittels einer Korrektureinrichtung an einem Maschinenbauteil befestigt ist.

Füx* große Meßlängen ist es von entscheidendem Vorteil, daß das Hohlprofil in günstigen Teillängen verwendet werden kann, der Maßstab Jedoch in voller Länge eingezogen wird.

Anhand der Zeichnungen soll an einem Beispiel die Erfindung noch näher erläutert werden.

Es zeigen

Figur 1 einen Querschnitt durch eine Meßeinrichtung in vereinfachter Darstellung,

Figur 2 eine Längsansicht einer entsprechenden Meßeinrichtung, teilweise geschnitten,

Figur 3 eine systematische Darstellung einer

Meßeinrichtung, insbesondere für große Längen.

Ein starres und stabiles Hohlprofil 1 ist mittels Schrauben und Stiften 2 an einem Maschinenbauteil 3 befestigt. Im Inneren des Hohlprofilee 1 ist ein Abtastwagen 4 in Meßrichtung beweglich gelagert. Dieser Abtastwagen 4 stützt sich über Rollen 4' an Führungsflächen 1¹ im Hohlprofil 1 ab. Über einen schwertförmig ausgebildeten Mitnehmer 5 ist der Abtastwagen 4 an ein zwextes, nicht dargestelltes Maschinenbauteil angekoppelt, welches die zu messende Längsbewegung ausführt. Sichtlippen 6, die dachförmig aa dem Mitnehmer 5 anliegen, verhindern das Eindringen von Schmutz und Spritswasser in das Innere der Meßeinrichtung.

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In einer Nut 7 ist ein Maßstab 8 eingebettet. Dieser Maßstpb 8 besteht bei der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung aus einem dünnen, flexiblen Stahlband« welches eine hochpräzise Teilung trägt, die im Auflichtverfahren von einer nicht dargestellten Auswerteeinheit abgetastet wird. Diese Auswerteeinheit befindet sich auf dem Abtastwagen 4. Die Nut 7 ist mit Auflageflächen 7* für den Maßstab 8 versehen. Oberhalb der Auflageflächen 7' wird der Maßstab von einem hervorstehenden Falz 7" umgriffen. Die Auflageflächen 7^f und der Falz 7" sind maßlich so genau auf den Maßstab 8 abgestimmt, daß der Maßstab 6 in Meßrichtung zwar verschiebbar ist, daß er jedoch in den Richtungen quer zur Meßrichtung nur ein vernachlässigbar kleines Spiel in der Nut 7 aufweist.

In der Figur 2 ist eine Meßeinrichtung in stark vereinfachter Weise dargestellt. Der Meßwagen 4 ist nicht gezeigt, da er hier nicht zur Verdeutlichung beiträgt. Eine Maßbandhalterung 9 ist fest mit dem Maschinenbauteil 3 verbunden, z.B. durch Schrauben und Stifte. Die Maßbaadhalterung 9 weist einen Träger 9' auf, in dessen Bohrung 9" ein Tellerstift 10 befestigt ist, der das Maßband 8 hält. Eine zweite Maßbandhalterung 11 ist ebenfalls durch Schrauben und Stifte auf dem Maschinenbau— teil 3 fest angebracht. Diese Maßbandhalterung 11 beinhaltet eine Korrektureinrichtung, in diesem Falle eine Maßbanddehneinrichtung. In einer Aussparung 11* der Maßbandhalterung 11 ist ein Hebel 12 - um eine Achse 13 in gewissen Grenzen drehbar — gelagert. Ein Träger 14 ist an einem Ende des Hebels 12 angelenkt. Das Maßband 8 wird von einem Tellerstift 15 gehalten, der in eine Bohrung 14* eingepaßt ist. An seinem anderen Ende weist der Hebel 12 ein Sackloch 16 auf, das eine' Druckfeder 17 aufnimmt. Die Druckfeder 17 ragt in eine Boh—

runpr 18 hinein, die an der MaßbanGiislterung 11 vorhanden ist, und die an der von außen zugänglichen Seite ein Gewinde 18' trägt. Eine Einstellschraube 19 ist mit einem Dorn 19* versehen, der die Feder 17 zentriert. Durch Eindrehen der Einstellschraube 19 wird der Hebel über die Feder 17 um die Ac&se 13 verdreht und das Maßband 8 wird gedehnt. Mit Hilfe dieser Korrektureinrichtung kann die Meßeinrichtung genau auf den bestehenden Maschinenfehler eingestellt werden. Üblicherreise werden Bolche Meßsysteme in Serien hergestellt. Da die Maschinen, an denen sie eingesetzt werden, auch Fehler aufweisen, fertigt man die Maßstäbe etwas kleiner als das Soll-Maß und eicht sie an der Maschine entsprechend deren Fehlerprotokoll, im allgemeinen mit Hilfe eines Laserinterferometers. Im Laufe der Zeit auftretende Fehler durch Abnutzung der Maschinenführungen können mit Hilfe der gezeigten Anordnung jederzeit am Maßstab 8 kompensiert werden.

Des Hohlprofil 1 ist in dieser Darstellung etwa in Höhe des Maßstabes 8 längsseitig aufgeschnitten. Unterhalb des Maßstabes 8 ist die Nut 7 gezeigt, deren Auf— lageflächen 7* den Maßstab 8 stützen. Oberhalb des Maßstabes 8 liegt der den Maßstab 8 umgreifende Falz 7"· Das Hohlprofil 1 wird separat durch nicht dargestellte Befestigungselemente an dem Maschinenbauteil 3 befestigt. Mittels elastischer Dichtungen 20 wird das Hohlprofil 1 gegen die Meßbandhalterungen 9 und 11 abgedichtet.

In der Figur 3 wird schematisch gezeigt, wie sich die Erfindung bei Meßeinrichtungen mit großer Meßlänge einsetzen läßt. Längenmäßig günstige Teilstücke 1a, 1b, 1c des Hohlprofils 1 werden auf einem Maschinenbauteil 3 justiert and fixiert. Zwischen den Profilteilstücken 1a,

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1b, 1e ist jeweils eine elastische Dichtung 20 angebracht, die zusätzlich zu ihrer Dichtungsfunktion auch noch die temperaturbedingten Längenänderungen der Profilteil— stücke 1a, 1b, 1c ausgleicht. Nach der Montage der Profilteilstücke 1a, 1b, 1c wird das Maßband 8 in die Nut 7 der Profilteilstücke 1a, 1b, 1c eingezogen und an der Maßbandhalterung 9 befestigt. Die MaSbandhalterungen 9 und 11 werden ebenfalls an dem Maschinenbauteil 3 in bekannter Weise fixiert. Mit Hilfe der in Figur 2 gezeigten Korrektureinrichtung 12 bis 19' wird das Maßband 8 auf den Maschinenfehler geeicht.

Der an den Trennstellen der Profilteilstücke 1a, 1b, 1c auftretende Stoß kann mit einem entsprechend ausgestalteten Abtastwagen ohne Beeinflussung des Meßergebnisses überfahren werden. Das Maßband 8 selbst weist hingegen keine Stoßstelle auf.

Claims (2)

DR. JOHANNES HEIDENHAIN GMBH 18. März 1983 Neue Ansprüche

1. Längenmeßeinrichtung, insbesondere gekapselte Längenmeßelnrichtung für große Meßlängen, mit einem in Meßrichtung geringfügig längsverschieblich befestigten, flexiblen Maßstab und einem den Maßstab tragenden Maßstabträgerkörper, einer den Maßstab abtastenden Abtasteinheit, sowie mit einer Auswerte- und Ableseeinheit, dadurch gekennzeichnet, daß der Maßstabträgerkörper (1) eine Ausnehmung (7) in Längserstreckung mit den Maßstab (8) abstützenden Ausbildungen (7*) und beidseitig in Längserstrekkung übergreifenden Falzen (7**) aufweist, daß der flexible Maßstab (8) in dieser Ausnehmung (7) in Längsrichtung verschiebbar gehaltert ist, und daß die endseitige Fixierung des Maßstabes (8) durch Befestigungselemente (9» 11) erfolgt.

2. Längenmeßeinrichtung nach" Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Befestigungselemente (9, 11) eine Korrektureinrichtung (12 bis 19) für dun Maßstab (8) aufweist.

3* Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Maßstab (8) einteilig und der Maßstabträgerkörper (1) mehrteilig ist·