CH621283A5 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Längenmesseinrichtung zur Lagebestimmung zweier Objekte, insbesondere für grosse Messlängen, mit einem Messelement, einem Messelementträgerkörper und einer Abtasteinheit mit einer Auswerte- und Ableseeinheit.

Mit derartigen Messeinrichtungen wird eine Relativbewegung — z. B. zweier Maschinenbauteile — gemessen. Die Maschinenbauteile können durch Maschinenbett und Maschinenschlitten gebildet werden. Zum Schutze 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 seltensten Fällen Werkstoffe gleicher oder ähnlicher Ausdehnungskoeffizienten verwendet werden. Am häufigsten kombiniert man Grauguss (Maschinenteile), Aluminium (Hohlprofile) und Stahl oder Glas für den Massstab.

Es ist bekannt, Massstab und Grundkörper längsverschieb-lich, z. B. über eine hochelastische Zwischenschicht, zu verbinden. Längenänderungen durch Verbiegung des Grundkörpers bleiben damit ohne Einfluss auf den Massstab (DE-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 innerhalb des Gehäuses gelagert ist. Mit dieser Spannvorrichtung werden über eine Feder die temperaturabhängigen Längenänderungen des Gehäuses kompensiert. Der Massstab bleibt durch diese Anordnung von den temperaturbedingten Längenänderungen des Gehäuses unbeeinflusst. Bei der letztgenannten Anordnung ist jedoch von Nachteil, dass der Massstab zwischen den

Aufhängungen an seinen beiden Enden frei im Inneren des Gehäuses gespannt ist. 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 ist 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 der Messelementträgerkörper das in Messrichtung geringfügig verschiebliche Messelement formschlüssig, aber kräftefrei umschliesst.

Besondere Vorteile werden mit der erfindungsgemässen Messeinrichtung noch dadurch erzielt, dass das Messelement mittels einer Korrektureinrichtung an einem Maschinenbauteil befestigt werden kann.

Für grosse Messlängen ist es von entscheidendem Vorteil, dass für den Messelementkörper ein Hohlprofil in günstigen Teillängen verwendet werden kann, das Messelement jedoch in voller Länge eingezogen wird.

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

Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Messeinrichtung in vereinfachter Darstellung,

Fig. 2 eine Längsansicht einer entsprechenden Messeinrichtung, teilweise geschnitten,

Fig. 3 eine systematische Darstellung einer Messeinrichtung, insbesondere für grosse Längen.

Als Messelementträger ist ein starres und stabiles Hohlprofil 1 mittels Schrauben und Stiften 2 an einem Maschinenbauteil 3 befestigt. Im Inneren des Hohlprofiles 1 ist ein Abtastwagen 4 in Messrichtung beweglich gelagert. Dieser Abtastwagen 4 stützt sich über Rollen 4' an Führungsflächen 1' im Hohlprofil 1 ab. Über einen schwertförmig ausgebildeten Mitnehmer 5 ist der Abtastwagen 4 an ein zweites, nicht dargestelltes Maschinenbauteil angekoppelt, welches die zu messende Längsbewegung ausführt. Dichtlippen 6, die dachförmig an dem Mitnehmer 5 anliegen, verhindern das Eindringen von Schmutz und Spritzwasser in das Innere der Messeinrichtung.

In einer Nut 7 ist als Messelement ein Massband 8 eingebettet. Dieses Massband 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 das Massband 8 versehen. Oberhalb der Auflageflächen 7' wird das Massband 8 von einem hervorstehenden Falz 7" umgriffen. Die Auflageflächen T und der Falz 7" sind masslich so genau auf das Massband 8 abgestimmt, dass das Massband 8 in Messrichtung zwar verschiebbar ist, dass es jedoch in den Richtungen quer zur Messrichtung nur ein vernachlässigbar kleines Spiel in der Nut 7 aufweist.

In der Fig. 2 ist eine Messeinrichtung in stark vereinfachter Weise dargestellt. Der Messwagen 4 ist nicht gezeigt, da er hier nicht zur Verdeutlichung beiträgt. Als Messelementträgerkörper ist eine Massbandhalterung 9 fest mit dem Maschinenbauteil 3 verbunden, z. B. durch Schrauben und Stifte. Die Massbandhalterung 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 Maschinenbauteil 3 fest angebracht. Diese Massbandhalterung 11 beinhaltet eine Korrektureinrich5

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tung, 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 Bohrung 18 hinein, die an der Massbandhalterung 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 12 über die Feder 17 um die Achse 13 verdreht und das Massband 8 wird gedehnt. Mit Hilfe dieser Korrektureinrichtung kann die Messeinrichtung genau auf den bestehenden Maschinenfehler eingestellt werden. Üblicherweise werden solche Messsysteme in Serien hergestellt. Da die Maschinen, an denen sie eingesetzt werden, auch Fehler aufweisen, fertigt man die Messelemente etwas kleiner als das Soll-Mass und eicht sie an der Maschine entsprechend deren Fehlerprotokoll, im allgemeinen mit Hilfe eines Laserinterferome-ters. Im Laufe der Zeit auftretende Fehler durch Abnutzung der Maschinenführungen können mit Hilfe der gezeigten Anordnung jederzeit am Massband 8 kompensiert werden.

Das Hohlprofil 1 ist in dieser Darstellung etwa in Höhe des Massbandes 8 längsseitig aufgeschnitten. Unterhalb des Massbandes 8 ist die Nut 7 gezeigt, deren Auflageflächen 7' das

Massband 8 stützen. Oberhalb des Massbandes 8 liegt der das Massband 8 umgreifende Falz 7". Das Hohlprofil 1 wird separat durch nicht dargestellte Befestigungselemente an dem Maschinenbauteil 3 befestigt. Mittels elastischer Dichtungen 20 5 wird das Hohlprofil 1 gegen die Massbandhalterungen 9 und 11 abgedichtet.

In der Fig. 3 wird schematisch gezeigt, wie sich die Erfindung bei Messeinrichtungen mit grosser Messlänge einsetzen lässt. Längenmässig günstige Teilstücke la, lb, lcdesHohl-io profils 1 werden auf einem Maschinenbauteil 3 justiert und fixiert. Zwischen den Profilteilstücken la, lb, lc ist jeweils eine elastische Dichtung 20 angebracht, die zusätzlich zu ihrer Dichtungsfunktion auch noch die temperaturbedingten Längenänderungen der Profilteilstücke la, lb, lc ausgleicht. Nach 15 der Montage der Profilteilstücke la, lb, lc wird das Massband

8 in die Nut 7 der Profilteilstücke la, lb, lc eingezogen und an der Massbandhalterung 9 befestigt. Die Massbandhalterungen

9 und 11 werden ebenfalls an dem Maschinenbauteil 3 in bekannter Weise fixiert. Mit Hilfe der in Fig. 2 gezeigten Korrek-

20 tureinrichtung 12 bis 19' wird das Massband 8 auf den Maschinenfehler geeicht.

Der an den Trennstellen der Profilteilstücke la, lb, lc auftretende Stoss kann mit einem entsprechend ausgestalteten Abtastwagen ohne Beeinflussung des Messergebnisses über-25 fahren werden. Das Massband 8 selbst weist hingegen keine Stossstelle auf.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

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1. Längenmesseinrichtung zur Lagebestimmung zweier Objekte, mit einem Messelement, einem Messelementträgerkör-per und einer Abtasteinheit mit einer Auswerte- und Ableseeinheit, dadurch gekennzeichnet, dass der Messelementträgerkörper (1 ) das in Messrichtung geringfügig verschiebliche Messelement (8) formschlüssig, aber kräftefrei umschliesst.

2. Längemesseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messelementträgerkörper (1) ein Hohlprofilstück ist, dass die Abtasteinheit (4) an Führungsflä-■:hen (1') im Innern des Hohlprofilstückes (1) abgestützt ist und dass das vorzugsweise flexible Messelement (8) Befestigungseinrichtungen (9 und 11) aufweist, mit welchen es an einen Maschinenbauteil (3) fixierbar ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Längenmesseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Messelement (8) mindestens eine Korrektureinrichtung (12 bis 19') aufweist, mit welcher es an einen Maschinenbauteil (3) befestigbar ist.

4. Längenmesseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Messelement (8) und das Hohlprofilstück (1) derart ausgebildet sind, dass sie unabhängig voneinander an einen Maschinenbauteil (3) befestigbar sind.

5. Längenmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei grossen Messlängen das Messelement (8) einteilig in voller Messlänge ausgebildet, das Hohlprofilstück (1) jedoch in Teillängen (la, lb, lc) unterteilt ist.