AT395216B - Laengenmesssystem - Google Patents

Description

AT 395 216 B

Die Erfindung betrifft ein Längenmeßsystem mit einem Maßstab und einer relativ zu ihm über seine Länge verstellbaren Abtasteinheit, wobei der Maßstabkörper in einem zugleich ein rohrförmiges Schutzgehäuse für Maßstab und Abtasteinheit bildenden Maßstabträger über eine eine relative Längsverstellung zulassende Verbindung befestigt, der Maßstabträger wenigstens im Bereich von Endabschlußblöcken mit Anbringungsstellen für die 5 Verbindung mit einem Objekt, z. B. dem Bett einer Maschine, herstellende Befestigungselemente, insbesondere Schrauben, versehen ist und im Bereich der Anbringungsstellen Ausgleichseinrichtungen zum Längenausgleich bei unterschiedliche' Wärmedehnung von Objekt und Maßstabträge vorgesehen sind.

Durch eine derartige grundsätzliche Ausgestaltung des Längenmeßsystems soll erreicht werden, daß der Maßstabkörper keinen unerwünschten Kräften bzw. Verformungen durch Wärmedehnungskräfte ausgesetzt wird 10 und möglichst keine Verlagerungen eines an einem Ende oder in der Mitte des Maßstabes vorgesehenen, bei Inkrementalmeßsystemen z. B. durch eine Referenzmarke bestimmten Maßstabbezugspunktes gegenüber einem zugeordneten Bezugspunkt des Objektes, z. B. dem Meß-Nullpunkt einer Werkzeugmaschine auftreten.

Aus der DE-A 17 73 403 ist es bekannt, den Maßstabträger mit Hilfe von Schrauben am Maschinenbett zu befestigen, wobei die Schrauben durch im Durchmess«' größere Bohrungen des Maßstabträgers geführt und der 15 Durchmesserunterschied durch in die Bohrungen eingreifende, die Schrauben umschließende Buchsen aus gummielastischem Material ausgeglichen ist. Bei dieser Ausführung ist allerdings auch eine Verlagerung des MaßstabträgersunddamitdesMeßsystemsquerzurLängsrichtungmöglich,weshalb andere Ausgleichskonstruktionen bevorzugt werden. Nach der US-A 3 816 002 ist wenigstens das eine Ende des Maßstabträgers mit einem Langloch für die Durchführung einer im Lochbereich zu einem Paßstift verdickten Befestigungsschraube versehen und diese 20 Befestigungsschraube drückt über eine Spiralfeder oder eine Reihe von Tellerfedem mit ihrem Kopf gegen die Längsränder des Langloches, so daß der Maßstabträger sich bei Wärmeeinwirkungen in Richtung des Langloches ausdehnen bzw. zusammenziehen kann. Für die Befestigung des Maßstabkörpers ist es aus der DE-A 26 43 304 bekannt, den meist aus Glas bestehenden Maßstabkörper an dem Maßstabträger mittels eines Klebemittels hoher Elastizität zu befestigen, wobei der Maßstabkörper flach auf der dünnen Kleberbeschichtung aufliegt und im Bereich 25 eines Bezugspunktes eine Fixierung des Maßstabkörpers durch ein Klebemittel geringer Elastizität vorgenommen werden kann. Aus der DE-A 28 53 771 ist es bekannt, Endabschlußblöcke für den rohrförmigen Maßstabträger, welche Durchführungsöffnungen für Befestigungsschrauben auf weisen, nicht unmittelbar starr mit den Enden des Maßstabträgers zu verbinden, sondern in dem zum Maßstabträger weisenden Ende des Befestigungsblockes mäanderförmige, von oben und unten geführte Einschnitte vorzusehen, um so Schwachstellen zu erzeugen, nach 30 denen eineLängsverstellungdesMaßstabträgers gegenüber den starr anzubringenden Befestigungsblöckenermöglicht wird. Nachteilig ist hier, daß sich für die Schwachstellen ein zusätzlicher Platzbedarf in Maßstablängsrichtung «gibt, wobei keine einwandfreie Führung des Maßstabträgers ausschließlich in Längsrichtung gewährleistet ist und auch nicht die Möglichkeit besteht, die Endblöcke mit abgedichtet in die Rohröffhung des Maßstabträgers eingreifenden Ansätzen zum hermetischen Abschluß des Trägerinnenraumes an den Enden auszustatten. Andere Möglichkeiten der 35 Ausbildung des wieder an Endbefestigungselementen ausgebildeten Längenausgleichselementes sind zusätzliche Federelemente, Federgelenke, miteinander federnd verbundene Winkelstücke und die Verbindung zwischen Maßstab trägerund BefestigungsblockherstellendeDrehgelenkemitsenkrechtzur Längsrichtung des Maßstabträgers verlaufenden Drehachsen. Es besteht immer die Gefahr einer unstabilen Gesamtkonstruktion, einernichtausreichend genauen Längsführung zwischen Maßstabkörper und Objekt, eine in vielen Fällen sehr unerwünschte Verlängerung 40 der Gesamtkonstruktion durch die zusätzlichen Ausgleichselemente im Endbereich und ein ungünstiges Bewegungsverhalten bei der Erwärmung und Abkühlung.

Aufgabe der Erfindung ist es, hier Abhilfe zu schaffen und ein Längenmeßsystem anzugeben, das bei einfachem Aufbau einen sicheren Ausgleich der unterschiedlichen Wärmedehnung von Maßstab und Maßstabträger auch bei großen Maßstab- bzw. Meßsystemlängen gewährleistet, keine aufwendigen bzw. instabilen Elemente benötigt und 45 auch keine unerwünschten Verlängerungen bzw. Aufbauten am Meßsystem «forderlich macht.

Die gestellte Aufgabe wird prinzipiell dadurch gelöst, daß die Ausgleichseinrichtungen aus insbesond«e ein Hutprofil aufweisenden, federnden Einsatzteilen oder aus Einsatzhülsen für ihnen angepaßte Aufnahmeöffnungen der Endabschlußblöcke bestehen, die in Längsrichtung des Trägerkörpers gesehen eine relativ g«inge, quer zur Längsrichtung aber eine relativ hohe Biegesteifigkeit aufweisen und die im einen Endb«eich am Endabschlußblock 50 befestigbar sind und deren anderes die Befestigungsschraube od. dgl. abstützendes Ende mit Spiel in Träg«-körperlängsrichtung in die Aufnahmeöffnung eingreift.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ermöglicht eine äußerst einfache Herstellung, da einerseits die benötigten Aufnahmeöffnungen in den Endabschlußblöcken eine einfache, leicht herstellbare Grundform aufweisen können undanderseits durch dieVerwendung besonderer EinsatzteiledieChärakteristik dieser Einsatzteile an die jeweiligen 55 Bedürfnisse, z. B. Gewicht und Länge des Meßsystems und äußere Verhältnisse angepaßt w«den kann, so daß man lediglich üb« diese Einsatzteile bei größeren Längen des Meßsystemes eine größere Längenausgleichsmöglichkeit und bei kürzeren Längen eine kleinere Ausgleichsmöglichkeit vorsehen kann. Eine Verlängerung des -2-

AT 395 216 B Längenmeßsystems wegen der Anbringung der Ausgleichselemente ist nicht notwendig. Die Ausgleichselemente können so gestaltet werden, daß sie ein seitliches Spiel, also ein Abweichen des Trägerkörpers quer zur Längsrichtung, verhindern.

Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Längenmeßsystemes sieht vor, daß die 5 Einsatzteile mit in Längsrichtung des Trägerkörpers gerichteten Flanschen vorzugsweise versenkt am Endabschlußblock befestigt sind, mit den anschließenden Schenkelenden des Profiles am Rand der Einsatzöffnung anliegen und die Einsatzöffnung von diesem Anlagebereich ausgehend an den zu den Flachseiten der Flansche gerichteten Seiten Bewegungsspalte für diese Flansche freiläßt, wobei die Durchführungsöffnung für die Befestigungsschraube an einem die Flansche verbindenden Mittelsteg des Einsatzteiles vorgesehen und vorzugs-10 weise als qua zur Meßrichtung, d. h. parallel zu den Flanschen verlaufendes Langloch ausgebildet ist.

Das Langloch kann vorgesehen werden, um eine Justierung des Längenmeßsystems quer zur Längsrichtung zuzulassen. Vorteilhafterweise kann man 1110- aber einen über die Schraube festspannbaren Einsatzteil für das Langloch vorsehen, so daß über das Langloch und den Einsatzteil die Stabilität der Befestigung erhöht wird. Der Widerstand, den der Einsatzteil der Längsverstellung entgegensetzt, hängt von der Dicke der Flansche, der 15 Gesamtprofilform, dem Herstellungsmaterial und der freien Länge der Flansche zwischen Auflage am Rand da* Einsatzöffnung und Anlage des Steges am Objekt ab. Wenn die Flansche mit ihren Längsenden in der hier nur an diese Länge angepaßten Aufnahmeöffnung abgestützt werden, erhöht sich die Querstabilität der Befestigung, so daß ein Ausweichen des Längenmeßsystems in Queirichtung auch bei Wärmedehnungen auszuschließen ist. Vorteilhaft istderMittelstegdesEinsatzteileszueinem im wesentlichenbiegesteifenKörperverdickt,damitim Befestigungsbereich 20 keine allenfalls zu einem Lockern der Schrauben führenden Bewegungen der Flansche zur Wirkung kommen können und auch eine satte Befestigung am Objekt gewährleistet wird.

Nach einer möglichen Ausführungsvariante ist der Einsatzkörper als Einsatzhülse ausgebildet, die einen länglichen Querschnitt aufweist, an einem Längsende mit Halteflanschen vorzugsweise versenkt im Randbereich der Aufnahmeöffnung befestigt ist und im Bereich des anderen Endes eine gegenüber der übrigen Hülsenlichtweite im 25 Durchmesser verringerte Durchführungsöffnung für eine Befestigungsschraube aufweist.

Bei dies»1 Ausführung, die ein ähnliches Verhalten wie der bevorzugte federnde Einsatzteil aufweist, kann die Hülsenwandung an den Schmalseiten verdünnt oder mit einer wellenförmigen Profilierung versehen sein, um die Biegesteifigkeit in Längsrichtung des Meßsystems zu verringern.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes entnimmt man der nachfolgenden Zeichnungs-30 beschreibung. In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise veranschaulicht Es zeigen

Fig. 1 in vereinfachter Darstellungsweise ein Ende eines Längenmeßsystems mit einem durch einen Endabschlußblock abgeschlossenen rohrförmigen Maßstabträger und

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Endabschlußblock bei weggelassener Befestigungsschraube. 35

Das Längenmeßsystem besitzt einen als rohrförmiges Schutzgehäuse ausgebildeten Maßstabträger (1), der einen Maßstab aufnimmt und an beiden Enden durch Endabschlußblöcke (2) abgeschlossen ist. An der unteren Schmalseite ist das Gehäuse (1) mit einem vorzugsweise mit Dichtlippen ausgestatteten Durchfiihrungsschlitz versehen, durch den ein Mitnehmer für eine entlang des Maßstabes verstellbar geführte (nichtdargestellte) Abtasteinheit hindurchragt, 40 welcher Mitnehmer an einem Befestigungsblock (3) sitzt. Das Schutzgehäuse (1) kann mit einem feststehenden Maschinenteil und der Teil (3) mit einem anderen Maschinenteil, dessen Relativbewegung zu Teil (1) zu messen ist, verbunden sein. Aus dem Teil (3) führt ein Anschlußkabel (4) zur Übermittlung von Meßdaten zu einer Auswertungseinheit heraus. Die bisher beschriebene Anordnung ist an sich bekannt Für die Befestigung des Meßsystems, z. B. am Bett einer Maschine, sind Befestigungsschrauben (nicht 45 dargestellt) vorgesehen, mit deren Hilfe das Meßsystem an den Endabschlußblöcken (2) befestigt werden kann. Bei langen Meßsystemen kann man auch den Trägerkörper (1) an Zwischenstellen über in Längsrichtung nachgiebige Halterungen befestigen.

Um bei unterschiedlichen Wärmedehnungen von Objekt, Maßstab und Maßstabträger (1) einen Längenausgleich zu ermöglichen, ist eine besondere Befestigungsart für die Endabschlußblöcke (2) vorgesehen. Diese Abschluß-50 blöcke sind mit in ihrer Grundform einen rechteckigen Querschnitt aufweisenden Ausnehmungen (5) ausgestattet, die im unter»! Bereich eine bestimmte Größe aufweisen, dann in einen den lichten Querschnitt verringerten abgesetzten Teil (6) übergehen und schließlich in einer Einsatzvertiefung (7) auslaufen.

In die Ausnehmung (5) ist ein Einsatzteil (8) eingesetzt, der in der Grundform ein Hutprofil mit versenkt in der Einsatzvertiefung montierten Endflanschen (9) (Befestigung durch Schrauben (10)) an diese Flansche (9) an· 55 schließenden Längsflanschen (11) und schließlich einen wieder verdickten Steg (12) besitzt. Im Steg (12) ist ein Langloch (13) für die Durchführung der Befestigungsschraube angebracht. Der Einsatzteil (8) liegt nur in dem unmittelbar an die Befestigungsflansche (9) anschließenden Längsbereich seiner Seitenflansche (11) an den Ab· -3-

Claims (4)

1. AT 395 216 B Sätzen (6) an und kann aber auch milden vorderen und hinteren Rändern der Flansche in der Ausnehmung anliegen bzw. einen nach Fig. 1 nach oben und unten bzw. nach Fig.
2. 2 nach vorne und hinten verlängerten Steg zur Führung an den Längsseitenwänden der Ausnehmung (5) aufweisen. Im übrigen Bereich der Ausnehmung (5) bleiben vorne und hinten Spalte (14) frei, so daß unterschiedliche Wärmedehnungen unter federnder Biegung der Flansche (11) 5 aufgenommen werden. Nach einer Ausführungsvariante könnte der Einsatzteil (8) durch eine etwa die gleiche Längsschnittform aufweisende, im Querschnitt längliche Hülse ersetzt werden. 10 PATENTANSPRÜCHE 15 1. Längenmeßsystem mit einem Maßstab und einer relativ zu ihm über seine Länge verstellbaren Abtasteinheit, wobei der Maßstabkörper in einem zugleich ein rohrförmiges Schutzgehäuse für Maßstab und Abtasteinheit bildenden Maßstabträger über eine eine relative Längsverstellung zulassende Verbindung befestigt, der Maßstab-20 trägerwenigstensimBereichvonEndabschlußblöcken mit Anbringungstellen für die Verbindungmiteinem Objekt, z. B. dem Bett einer Maschine, herstellende Befestigungselemente, insbesondere Schrauben, versehen ist und im Bereich der Anbringungsstellen Ausgleichseinrichtungen zum Längenausgleich bei unterschiedlicher Wärmedehnung von Objekt, Maßstab und Maßstabträger vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichseinrichtungen aus insbesondere ein Hutprofil aufweisenden, federnden Einsatzteilen (8) oder aus Einsatzhülsen für 25 ihnen angepaßte Aufnahmeöffnungen (5) der Endabschlußblöcke (2) bestehen, die in Längsrichtung des Trägerkörpers (1) gesehen eine relativ geringe, quer zur Längsrichtung aber eine relativ hohe Biegesteifigkeit aufweisen und die im einen Endbereich (9) am Endabschlußblock (2) befestigbar sind und deren anderes die Befestigungsschraube od. dgl. abstützendes Ende mit Spiel in Trägerkörperlängsrichtung in die Aufnahmeöffnung (5) eingreift. 30 2. Längenmeßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieEinsatzteile mit inLängsrichtungdes Trä- gerkörpers (1) gerichteten Flanschen vorzugsweise versenkt am Endabschlußblock befestigt sind, mit den anschließenden Schenkelenden des Profiles am Rand (6) der Einsatzöffnung (5) anliegen und dieEinsatzöffitung von diesem Anlagebereich ausgehend an den zu den Flachseiten der Flansche (11) gerichteten Seiten Bewegungsspalte (14) für diese Flansche freiläßt, wobei die Durchführungsöffnung (13) für die Befestigungsschraube an einem die Flansche 35 verbindenden Mittelsteg (12) des Einsatzteiles vorgesehen und vorzugsweise als quer zur Meßrichtung, d. h. parallel zu den Flanschen verlaufendes Langloch ausgebildet ist.
3. 3. Längenmeßsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelsteg (12) des Einsatzteiles (8) zu einem im wesentlichen biegesteifen Körper verdickt ist 40
4. 4. Längenmeßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatzkörper als Einsatzhülse ansgebildet ist, die einen länglichen Querschnitt aufweist, an einem Längsende mit Halteflanschen vorzugsweise versenkt im Randbereich der Aufnahmeöffnung befestigt ist und im Bereich des anderen Endes eine gegenüber der übrigen Hülsenlichtweite im Durchmesser verringerte Durchführungsöffnung für eine Befestigungsschraube aufweist. 45 Hiezu 1 Blatt Zeichnung 50 -4- 55