DD222106A1 - length measuring - Google Patents

Abstract

Laengenmesseinrichtung betreffend translatorische und gekapselte Laengenmesssysteme und deren Befestigung in Mess- und Werkzeugmaschinen. Ziel der Erfindung ist die Erhoehung der Messgenauigkeit durch eine eindeutige Lagezuordnung des Massstabes zur Kapsel durch Vermeidung von Zwangskraeften zwischen Massstab und Kapsel sowie zwischen Kapsel und Maschinengrundbett. Die Laengenmesseinrichtung besteht aufeinanderfolgend aus einer Abtasteinrichtung, einem Massstab, einer elastischen Schicht, einer Kapsel, einem Befestigungselement und einem Maschinengrundbett sowie aus einer im Maschinengrundbett befindlichen und mit der Abtasteinrichtung verbundenen Verstelleinrichtung, wobei erfindungsgemaess der Massstab mit der Kapsel an einer Stelle direkt kraft- oder formschluessig verbunden ist und fluchtend zu dieser Befestigungsstelle die Befestigung der Kapsel mit dem Maschinengrundbett sowie die Befestigung der Verstelleinrichtung mit dem Maschinengrundbett angeordnet ist. FigurLongitudinal measuring device for translational and encapsulated length measuring systems and their attachment in measuring and machine tools. The aim of the invention is to increase the accuracy of measurement by a unique position assignment of the scale to the capsule by avoiding forced forces between scale and capsule and between the capsule and machine base bed. The length measuring device consists successively of a scanning device, a scale, an elastic layer, a capsule, a fastener and a machine base and from a base located in the machine bed and connected to the scanning adjustment, according to the invention the scale with the capsule at one point directly or force is positively connected and aligned with this attachment point, the attachment of the capsule with the machine base bed and the attachment of the adjustment is arranged with the machine base bed. figure

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft translatorische und gekapselte Längenmeßsysteme und deren Befestigung in Meß- und Werkzeugmaschinen.The invention relates to translational and encapsulated length measuring systems and their attachment in measuring and machine tools.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

In DE-OS 2349944 ist eine gekapselte Längenmeßeinrichtung beschrieben, bei der eine Meßteilung starr mit einem biegesteifen Hohlkörper verbunden ist. Bei unterschiedlicher Längenausdehnung von Meßteilung und Hohlkörper treten bei dieser Lösung jedoch Zwangskräfte auf, die einen Meßfehler hervorrufen.In DE-OS 2349944 an encapsulated length measuring device is described in which a measuring graduation is rigidly connected to a rigid hollow body. In the case of different linear expansion of the measuring graduation and the hollow body, however, constraining forces occur in this solution which cause a measurement error.

Darüber hinaus sind Lösungen bekannt, die kleine Relativbewegungen zwischen Maßstab und Kapsel zur Vermeidung von Zwangskräften ermöglichen. In DD-AP 121832 wird das durch einen elastischen Kitt zwischen Maßstabund Hohlkörper, wobei Maßstab und Hohlkörpersich nicht berühren, und in „Meßtechnische Informationen der Fa.Dr.Heidenhein 3/80" durch Federelemente realisiert. ·In addition, solutions are known that allow small relative movements between scale and capsule to avoid constraining forces. In DD-AP 121832 this is realized by an elastic putty between scale and hollow body, scale and Hohlkörperich not touch, and in "metrological information Fa.Dr.Heidenhein 3/80" by spring elements.

Diese Lösungen haben den Nachteil, daß der Maßstab beim Auftreten νοιί Zwangskräften zur Kapsel nicht eindeutig lagefixiert ist und sich Undefiniert zur Kapsel verschieben kann. Beim Auftreten von „thermischen" oder mechanischen Zwangskräften zwischen der Kapsel und dem Maßstab während des Meß- und Positioniervorgangs führt diese unbestimmte Relativbewegung zwischen Maßstab und Kapsel zu Meß- bzw. Positionierfehlern und erhöht die Meßunsicherheit des Meßsystems. Weiterhin ist aus DE-OS 1548871 eine starre Befestigung der langgestreckten Kapsel am Maschinengrundkörper bekannt. Nachteil dieser Befestigungsart ist, daß sowohl bei der Montage als auch während des Meß- bzw. Positioniervorgangs Zwangskräfte in der Kapsel auftreten, die auch auf den befestigten Maßstab einwirken und die Meß- bzw. Positionierunsicherheit erhöhen.These solutions have the disadvantage that the scale in the occurrence νοιί constraining forces to the capsule is not clearly fixed in position and can move undefined to the capsule. When "thermal" or mechanical constraining forces occur between the capsule and the scale during the measuring and positioning operation, this indefinite relative movement between the scale and the capsule leads to measuring or positioning errors and increases the measuring uncertainty of the measuring system A disadvantage of this type of fastening is that constraining forces occur in the capsule both during assembly and during the measuring or positioning process, which forces also act on the fixed scale and increase the measurement or positioning uncertainty.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist die Erhöhung der Meßgenauigkeit durch Vermeidung von Zwangskräften und durch Verringerung von Fehleranteilen infolge von Längen- und Lageänderung durch Temperaturänderung während des Meß- oder Positioniervorganges. .The aim of the invention is to increase the measurement accuracy by avoiding constraining forces and by reducing error rates due to length and position change due to temperature change during the measuring or positioning process. ,

Darlegung des Wesens der Erfindung⁷ Statement of the essence of the invention ⁷

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Längenmeßeinrichtung zu schaffen, die mit einfachen Mitteln eine eindeutige Lägezuordnung des Maßstabes zur Kapsel durch Vermeidung von Zwangskräften zwischen Maßstab und Kapsel sowie zwischen Kapsel und Maschinengrundbett gewährleistet und darüber hinaus Längen- und Lageänderung durch Temperaturänderungen und/oder mechanischen Zwangskräften während des Meß- bzw. Positioniervorganges verringert.The invention has for its object to provide a length measuring device, which ensures a simple Lägezuordnung the scale to the capsule by avoiding constraining forces between scale and capsule and between capsule and machine base bed and beyond length and position change by temperature changes and / or mechanical Forced forces during the measuring or positioning reduced.

Die Aufgabe löst eine Längenmeßeinrichtung mit einer an einem Maschinengrundbett durch ein Befestigungselement angeordneten Kapsel, einem in der Kapsel befindlichen Maßstab und einer dem Maßstab vorgelagerten Abtasteinrichtung, wobei die Abtasteinrichtung mit einer im Maschinengrundbett befindlichen Verstelleinrichtung verbunden und relativ zum Maßstab verschiebbar ist, und mit einer zwischen Maßstab und Kapsel vorgesehenen elastischen Schicht erfindungsgemäß dadurch, daß der Maßstab an einer Stelle mit der Kapsel durch direkten kraft- oder formschluß verbunden ist und die Befestigungsstelle der Kapsel als auch der Verstelleinrichtung senkrecht zur Verstellrichtung fluchtend zur direkten kraft- oder formschlüssigen Verbindungdes Maßstabes mit der Kapsel angeordnet ist.The object solves a length measuring device with a arranged on a machine base bed by a fastener capsule, located in the capsule scale and the scale upstream scanner, the scanner is connected to an adjustment device located in the machine base and relative to the scale is displaced, and with an intermediate Scale and capsule provided elastic layer according to the invention in that the scale is connected at one point with the capsule by direct positive or positive locking and the attachment point of the capsule and the adjusting perpendicular to the adjustment direction for direct positive or positive connection of the scale with the capsule is arranged.

Es ist vorteilhaft, wenn sich die kraft- oder formschlüssig^ Verbindung des Maßstabes mit der Kapseln einem Ende der Längenmeßeinrichtung befindet.It is advantageous if the non-positive or positive connection of the scale with the capsules is located at one end of the length measuring device.

Die erfindungsgemäße Längenmeßeinrichtung gewährt eine feste Lagezuordnung der Deformationsanteile von Maßstab, Kapsel, Maschinengrundbett und Verstelleinrichtung ohne daß sich diese untereinander beeinflussen, d.h. geringe Längenänderungen der Kapsel beeinflussen nicht den Maßstab und dessen Lage zum Festpunkt des Maschinengrundbettes, so daß die Kapsel gleichzeitig als thermische Abschirmung zum Maßstab wirkt und kurzzeitige TemperaturschwankungenThe length measuring device according to the invention provides a fixed position allocation of the deformation components of scale, capsule, machine base bed and adjusting without these influence each other, i. small changes in length of the capsule do not affect the scale and its location to the fixed point of the machine base bed, so that the capsule simultaneously acts as a thermal shield to scale and short-term temperature fluctuations

während des Meß- bzw. Positioniefvorganges weitestgehend unwirksam bleiben. ^: remain largely ineffective during the measurement or Positioniefvorganges. ^:

Weiterhin beeinflussen mechanische und thermische Deformationsanteile des Maschinengrundbettes nicht den Maßstab und dessen Lagezuordnung zum Festpunkt des Maschinengrundbettes bleibt trotz axialer Grundbettdeformationen erhalten.Furthermore, mechanical and thermal deformation components of the machine base bed do not influence the scale and its positional assignment to the fixed point of the machine base bed is maintained despite axial basic bed deformations.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Längenmeßeinrichtung nach der Erfindung besteht aus einem Maschinengrundbett 1, mit dem durch ein Befestigungselement 2 eine Kapsel 3 verbunden ist. In der Kapsel 3 ist ein Maßstab 4 angeordnet und dem Maßstab 4 ist eine Abtasteinrichtung 5 vorgelagert. Die Abtasteinrichtung 5 ist mit einer im Maschinengrundbett 1 befindlichen Verstelleinrichtung 6 verbunden und ist relativ zum Maßstab ^verschiebbar. Zwischen Maßstab 4 und Kapsel 3 ist eine elastische Schicht 7 vorgesehen. Der Maßstab 4 ist mit der Kapsel 3 an einer Befestigungssteile 8 an einem Ende'der Längenmeßeinrichtung fest verbunden. Die Befestigungsstelle 9 der Verstelleinrichtung 6 und die Befestigung 10 der Kapsel 3 sind senkrecht zurThe invention will be explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawing. The length measuring device according to the invention consists of a machine base bed 1, to which a capsule 3 is connected by a fastening element 2. In the capsule 3, a scale 4 is arranged and the scale 4 is preceded by a scanning device 5. The scanning device 5 is connected to an adjustment device 6 located in the machine base bed 1 and is displaceable relative to the scale. Between scale 4 and capsule 3, an elastic layer 7 is provided. The scale 4 is fixedly connected to the capsule 3 at a fixing parts 8 at one end of the length measuring device. The attachment point 9 of the adjusting device 6 and the attachment 10 of the capsule 3 are perpendicular to

-3- 254335-3- 254335

Verstellrichtung fluchtend zur Befestigungsstelle 8 angeordnet. Am gegenüberliegenden Ende der Längenmeßeinrichtung ist zwischen Kapsel 3 und Maschinengrundbett 1 ein Deformationsglied 11 vorgesehen und die Verstelleinrichtung 6 am Maschinengrundbett 1 federnd befestigt.Adjustment arranged in alignment with the attachment point 8. At the opposite end of the length measuring device, a deformation element 11 is provided between the capsule 3 and the machine base bed 1 and the adjusting device 6 is resiliently fastened to the machine base bed 1.

Die feste Verbindungsstelle 8 zwischen Maßstab 4 und Kapsel 3 bewirkt, daß sich der Maßstab 4 von diesem Festpunkt 8 relativ zur Kapsel 3 ohne nennenswerte Zwangskräfte geringfügig verschieben kann. Diese Verbindung'8 kann durch direkten kraft- oder formschlüssigen Kontakt aber auch über Zwischenelemente erfolgen. Die Relativbewegung zwischen Maßstab 4 und Kapsel 3 wird durch eine elastische Klebschicht 7 realisiert, aber auch eine Realisierung über Federelemente ist möglich. Die elastische Klebschicht gewährt darüber hinaus einen Ausgleich von Ebenheitsabweichungen zwischen Kapsel 3 und der Auflegefläche des Maßstabes 4.The fixed joint 8 between scale 4 and capsule 3 causes the scale 4 of this fixed point 8 relative to the capsule 3 can move slightly without significant constraining forces. This Verbindung'8 can be done by direct positive or positive contact but also via intermediate elements. The relative movement between scale 4 and capsule 3 is realized by an elastic adhesive layer 7, but also an implementation via spring elements is possible. The elastic adhesive layer also provides a compensation of flatness deviations between the capsule 3 and the laying surface of the scale. 4

Durch die fluchtend zur Befestigungsstellen 8 angeordnete Befestigungsstelle 10 ist eine geringfügige Verschiebung der Kapsel 3 zum Maschinengrundbett 1 in axialer Richtung ohne nennenswerte Zwangskräfte möglich. Diese in axialer Richtung gering verschiebbare Befestigung ist durph ein spezielles Deformationselement aber auch über Blassfederelemente möglich. Die fluchtend zur Befestigungsstelle 8 angeordnete Befestigungsstelle 9 gewährt, daß sich bei Übereinstimmung des Ausdehnungskoeffizienten der Verstelleinrichtung 6 und des Maßstabes 4 die Fehleranteile durch gleiche Temperaturdriften während des Meß-und Positioniervorganges kompensieren.By arranged in alignment with the attachment points 8 attachment point 10 is a slight displacement of the capsule 3 to the machine base bed 1 in the axial direction without significant constraining forces possible. This attachment, which is slightly displaceable in the axial direction, is possible by means of a special deformation element, but also via bladder spring elements. The aligned with the attachment point 8 arranged attachment point 9 ensures that compensate for coincidence of the expansion coefficient of the adjusting device 6 and the scale 4, the error components by the same temperature drift during the measuring and positioning.

Claims (2)

-2- 254 335 2-2- 254 335 2 Erfindungsansprüche:Invention claims: 1. Längenmeßeinrichtung mit einer* an einem Maschinengrundbett durch ein Befestigungselement angeordneten Kapsel, einem in der Kapsel befindlichen Maßstab und einer dem Maßstab vorgelagerten Abtasteinrichtung, wobei die Abtasteinrichtung mit einer im Maschinengrundbett befindlichen Verstelleinrichtung verbunden und relativ zum Maßstab verschiebbar ist, und mit einer zwischen Maßstab und Kapsel vorgesehenen elastischen Schicht, gekennzeichnet dadurch, daß der Maßstab an einer Stelle mit der Kapsel durch direkten kraft- oder formschluß verbunden ist und die Befestigungsstelle sowohl der Kapsel als auch der Verstelleinrichtung senkrecht zur Verstellrichtung fluchtend zur direkten kraft- oder formschlüssigen Verbindung des Maßstabes mit der Kapsel angeordnet ist.1. Length measuring device with a * arranged on a machine base bed by a fastener capsule, located in the capsule scale and the scale upstream scanning device, wherein the scanning device is connected to an adjustment device located in the machine base bed and relative to the scale is displaceable, and with a scale between and capsule provided elastic layer, characterized in that the scale is connected at one point with the capsule by direct positive or positive locking and the attachment point of both the capsule and the adjusting perpendicular to the adjustment in alignment with the direct non-positive or positive connection of the scale the capsule is arranged. 2. Längenmeßeinrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die kraft- oder formschlüssige Verbindung des Maßstabes mit der Kapsel an einem Ende der Längenmeßeinrichtung befindet.2. Length measuring device according to item 1, characterized in that there is the non-positive or positive connection of the scale with the capsule at one end of the length measuring device. Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing