DD241465A1 - PRECISION ALIGNMENT MEASURING SYSTEM, PREFERABLY FOR LARGE LENGTH - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Praezisionslaengenmesssystem, vorzugsweise fuer grosse Laengen mit dem Ziel, die Messgenauigkeit zu erhoehen. Aufgabe der Erfindung ist es vor allem, durch thermische Einfluesse bedingte Verspannungen und Messfehler zu vermeiden und das Eigengewicht des Messsystems bei erhoehter Steife zu verringern. Das Messsystem umfasst ein Gehaeuse, in dem eine Massverkoerperung und eine diese abtastende Abtastanordnung vorgesehen sind. Das Gehaeuse besteht aus einem hochleistungsfaserverstaerkten Metall- oder Plastwerkstoff, dessen Waermeausdehnungskoeffizient dem der Massverkoerperung weitestgehend entspricht.The invention relates to a Praezisionslaengenmesssystem, preferably for large lengths with the aim to increase the measurement accuracy. The object of the invention is, in particular, to avoid distortions and measuring errors caused by thermal influences and to reduce the dead weight of the measuring system with increased stiffness. The measuring system comprises a housing, in which a Maßverkoerperung and this scanning scanning arrangement are provided. The housing consists of a high-performance fiber-reinforced metal or plastic material whose coefficient of thermal expansion largely corresponds to that of the bulk material.

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein gekapseltes Präzisionslängenmeßsystem, vorzugsweise für große Längen und an Werkzeugmaschinen und Meßgeräten.The invention relates to an encapsulated Präzisionslängenmeßsystem, preferably for long lengths and on machine tools and measuring instruments.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Bei Längenmeßsystemen führen Temperaturschwankungen zu Längenveränderungen der Baueinheiten des Meßsystems und der Meßobjekte. Diese führen zu Meßfehlern, deren Größe von den unterschiedlichen Temperatur-Ausdehnungskoeffizienten der verwendeten Werkstoffe abhängt, und die bei großen Maßstab- und Meßlängen nicht mehr sicher beherrschbar sind. Aus der DE-OS 2016253 ist ein, mit einer Meßteilung versehenes, flexibles Stahlband als Maßstab bekannt, welches unter Zugspannung steht. Zwischen Meßstabband und einer Unterlage befindet sich ein Schaumstoffträger hoher Längs- und Querelastizität. Die Teile sind miteinander verklebt. Diese Art der Maßstabanordnung auf der Unterlage oder in einem Stahl- oder Al-Gehäuse ist aufwendig und schwingungsempfindlich. Außerdem treten, insbesondere bei langen Maßstabbändern, infolge thermischer Einwirkung oder Temperatureinflüsse Spannungen auf, die durch den Schaumstoffträger nicht vollständig abgefangen werden.In length measuring systems temperature fluctuations lead to changes in length of the units of the measuring system and the DUTs. These lead to measurement errors, the size of which depends on the different coefficients of thermal expansion of the materials used, and which can no longer be reliably controlled with large scale and measuring lengths. From DE-OS 2016253 a, provided with a measuring graduation, flexible steel strip is known as a scale, which is under tension. Between Meßstabband and a pad is a foam carrier high longitudinal and transverse elasticity. The parts are glued together. This type of scale arrangement on the base or in a steel or aluminum housing is complex and sensitive to vibration. In addition, especially at long scale bands, as a result of thermal action or temperature influences tensions that are not completely absorbed by the foam carrier.

Aus der EP-PS 118607 und DD-PS 121 832 ist es zur Kompensation thermischer Längenänderungen bekannt, den Maßstab mit dem Gehäuse eines Meßsystems durch eine elastische Klebeschicht zu verbinden, wodurch erreicht wird, daß sich beide Teile, die aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen, geringfügig gegeneinander verschieben können. Nachteilig ist dabei, daß der Maßstab beim Auftreten von thermisch oder mechanisch bedingten Zwangskräften zum Träger nicht eindeutig fixiert ist und sich Undefiniert dazu verschieben kann. Diese unbestimmte Relativbewegung zwischen Maßstab und Träger führt zu Meßfehlern und damit zu einer höheren Meßunsicherheit.From EP-PS 118607 and DD-PS 121 832 it is known to compensate for thermal changes in length to connect the scale with the housing of a measuring system by an elastic adhesive layer, whereby it is achieved that both parts, which consist of different materials, slightly can move against each other. The disadvantage here is that the scale is not clearly fixed in the occurrence of thermally or mechanically induced constraining forces to the carrier and can move to undefined to do so. This indefinite relative movement between scale and carrier leads to measurement errors and thus to a higher measurement uncertainty.

Es ist ferner eine Maßstabfassung für Längenmeßsysteme mit einem Maßstabträger vorgeschlagen worden, auf dem ein Maßstab befestigt ist. Am Maßstabträger oder am Maßstab selbst sind Trägerabschnitte vorgesehen, die in Längsstreckung des Maßstabes federnd ausgebildet sind und somit eine relative Bewegung zwischen den am Gehäuse befestigten Träger und dem Maßstab ermöglichen. Diese Lösung ist jedoch vor allem fertigungstechnisch aufwendig.There has also been proposed a scale guide for length measuring systems with a scale carrier on which a scale is mounted. On the scale carrier or on the scale itself support portions are provided which are resilient in the longitudinal extension of the scale and thus allow relative movement between the support attached to the housing and the scale. However, this solution is especially expensive to manufacture.

In der DD-PS 135835 ist ein Meßgerät für große Längen mit einem Trägerelement aus kohlenstoffaserverstärktem Plaste-oder Glasfaser-Kohlerjstoffaser-Mischlaminat beschrieben. Hierbei werden zur Realisierung verschiedener Längen mehrere Trägerelemente, die ein dünnwandiges Kastenprofil besitzen, endmaßartig zusammengesetzt. Der thermische Ausdehnungskoeffizient ist durch bestimmte Wahl des Werkstoffes, der Faserart, der Faserrichtung und des Laminataufbaues in' weiten Grenzen variierbar und dem Ausdehnungskoeffizienten des Meßobjektes anpaßbar. Ähnlich aufgebaute Trägerelemente sind auch aus der DD-PS 156444 bekannt. Hierbei handelt es sich um Maßverkörperungen an sich, die wegen andersgearteter Aufgaben und Einsatzbedingungen nicht mit dem Erfindungsgegenstand vergleichbar sind.In DD-PS 135835 a meter for long lengths is described with a carrier element made of carbon fiber reinforced plastic or glass fiber Kohlerjstoffaser mixed laminate. In this case, a plurality of support elements, which have a thin-walled box section, endmaßartig assembled to realize different lengths. The coefficient of thermal expansion can be varied within wide limits by a specific choice of the material, the type of fiber, the direction of the fiber and the laminate structure, and can be adapted to the coefficient of expansion of the object to be measured. Similarly constructed carrier elements are also known from DD-PS 156444. These are dimensional standards per se, which are not comparable to the subject of the invention because of different tasks and conditions of use.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Es ist deshalb Ziel der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und die Meßgenauigkeit von Längenmeßsystemen unabhängig von Temperaturschwankungen bei einfachem Aufbau zu erhöhen.It is therefore an object of the invention to eliminate the disadvantages of the prior art and to increase the accuracy of Längenmeßsystemen independent of temperature fluctuations in a simple structure.

Wesen der ErfindungEssence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Präzisionslängenmeßsystem für große Längen zu schaffen, bei welchem der Maßstabträger und/oder das Gehäuse so ausgebildet sind, daß durch thermische Einflüsse bedingte Verspannungen und Meßfehler vermieden werden.The invention has for its object to provide a Präzisionslängenmeßsystem for long lengths, in which the scale carrier and / or the housing are designed so that caused by thermal influences tensions and measurement errors can be avoided.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Präzisionslängenmeßsystem vorzugsweise für große Längen, umfassend ein Gehäuse, in welchem eine als Maßstab ausgebildete Maßverkörperung und eine in Längsrichtung der Maßverkörperung verschiebbare und diese abtastende Abtastanordnung angeordnet sind, dadurch gelöst, daß das Gehäuse aus einem hochleistungsfaserverstärktem Metall- oder Plastwerkstoff besteht, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient mit dem der Maßverkörperung und/oder mit dem eines, die Maßverkörperung tragenden Zwischenstückes weitestgehend übereinstimmt.According to the invention, this object is achieved in a Präzisionslängenmeßsystem preferably for long lengths, comprising a housing in which a dimensional scale formed as a scale and a longitudinally slidable and these scanning scanning arrangement are arranged, achieved in that the housing of a high-performance fiber reinforced metal or plastic material exists whose coefficient of thermal expansion largely coincides with that of the material measure and / or with one of the, the material measure carrying intermediate piece.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Zwischenstück den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie die Maßverkörperung besitzt und aus dem gleichen Werkstoff wie das Gehäuse besteht.It is advantageous if the intermediate piece has the same coefficient of thermal expansion as the material measure and consists of the same material as the housing.

Die Anpassung bzw. Realisierung eines bestimmten Wärmeausdehnungskoeffizienten bei einemThe adaptation or realization of a certain coefficient of thermal expansion in a

hochleistungsfaserverstärktem Plastwerkstoff wird dabei in an sich bekannter Weise durch eine bestimmte Wahl des Plastwerkstoffes, der Wahl der Faserart und Faserrichtung und des Laminataufbaues erreicht.High-performance fiber-reinforced plastic material is achieved in a conventional manner by a specific choice of plastic material, the choice of fiber type and fiber direction and the laminate structure.

Durch Anwendung von hochleistungsfaserverstärkten Werkstoffen für das Gehäuse und/oder das Zwischenstück wird bei geringem Eigengewicht eine große Steife erreicht, was insbesondere bei langen Meßsystemen wesentlich ist. Des weiteren bietet die Erfindung die Möglichkeit, auch bei großen Meßlängen Meßsysteme technologisch einfach herzustellen.By using high-performance fiber-reinforced materials for the housing and / or the intermediate piece, a high stiffness is achieved at low dead weight, which is essential in particular for long measuring systems. Furthermore, the invention offers the possibility to produce measuring systems technologically simple even with large measuring lengths.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der Zeichnung ist ein gekapseltes Längenmeßsystem dargestellt.The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment. In the drawing, an encapsulated length measuring system is shown.

Das schematisch dargestellte Präzisionslängenmeßsystem, ein gekapseltes Wegmeßsystem, umfaßt ein, an einer Werkzeugmaschine oder einem Meßgerät 1 befestigtes Gehäuse 2 mit Abschlußflansch 3, in welchem eine Maßverkörperung sowie ein, eine Abtastanordnung tragender, in Richtung der Maßverkörperung 4 verschiebbarer Abtastschlitten 5 angeordnet sind. Die Maßverkörperung 4 ist, wie die Abbildung zeigt, unter Zwischenschaltung eines Zwischenstückes 6 am Gehäuse befestigt. Sie kann auch direkt am Gehäuse 2 angeordnet sein.The schematically illustrated Präzisionslängenmeßsystem, an encapsulated measuring system comprises a, fixed to a machine tool or a measuring device 1 housing 2 with Abschlußflansch 3, in which a measuring scale and a, a scanning arrangement carrying, in the direction of the material measure 4 sliding scan carriage 5 are arranged. The material measure 4 is, as the figure shows, with the interposition of an intermediate piece 6 attached to the housing. It can also be arranged directly on the housing 2.

Das Gehäuse 2 ist aus einem hochleistungsfaserverstärkten Metall- oder Plastwerkstoff—z. B. einem Kohlenstoffaser-Glasfaser-Mischlaminat — hergestellt, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient mit dem der Maßverkörperung 4 und/oder mit dem, die Maßverkörperung 4 tragenden Zwischenstück 6 weitestgehend übereinstimmt, wobei vorteilhaft das Zwischenstück 6 den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie die Maßverkörperung 4 aufweist und aus dem gleichen Werkstoff wie das Gehäuse 2 besteht.The housing 2 is made of a high-performance fiber-reinforced metal or plastic material-z. B. a carbon fiber-glass fiber composite laminate - made, the coefficient of thermal expansion of the material measure 4 and / or with the measuring standard 4 supporting spacer 6 largely coincides, advantageously the intermediate piece 6 has the same coefficient of thermal expansion as the material measure 4 and from the same Material as the housing 2 consists.

Claims (2)

Patentansprüche:claims: 1. Präzisionslängenmeßsystem vorzugsweise für große Längen, umfassend ein Gehäuse, in welchem eine als Maßstab ausgebildete Maßverkörperung und eine in Längsrichtung der Maßverkörperung verschiebbare und diese abtastende Abtastanordnung angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse aus einem hochleistungsfaserverstärkten MetalI-oder Plastwerkstoff besteht, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient mit dem der Maßverkörperung und/oder mit dem eines, die Maßverkörperung tragenden Zwischenstückes weitestgehend übereinstimmt.1. Präzisionslängenmeßsystem preferably for long lengths, comprising a housing in which a trained as a scale measuring scale and a longitudinal direction of the measuring graduation and these scanning scanning arrangement are arranged, characterized in that the housing consists of a high-performance fiber-reinforced metal or plastic material whose coefficient of thermal expansion with which the material measure and / or with one of the measuring scale carrying intermediate piece largely coincides. 2. Präzisionslängenmeßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie die Maßverkörperung besitzt und aus dem gleichen Werkstoff wie das Gehäuse besteht.2. Präzisionslängenmeßsystem according to claim 1, characterized in that the intermediate piece has the same coefficient of thermal expansion as the material measure and consists of the same material as the housing.