DD243757A1 - Praezisionslaengenmesssystem - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Praezisionslaengemesssystem fuer Messgeraete und Werkzeugmaschinen mit dem Ziel, die Zuverlaessigkeit der Bewegungsuebertragung vom zu messenden Objekt auf das Messsystem zu erhoehen. Aufgabe ist es vor allem, eine sichere, zwangs- und spielfreie Bewegungsuebertragung in Messrichtung bei geringem technischem Aufwand zu ermoeglichen. Das Messsystem umfasst ein Gehaeuse, in welchem ein Massstab und eine verschiebbare Abtasteinheit vorgesehen sind, welche ueber einen Mitnehmer mit einem Schlitten des Messgeraetes oder der Werkzeugmaschine verbunden ist. Zwischen Mitnehmer und Abtasteinheit ist ein Drehgelenk mit drei rotatorischen und eine Linearfuehrung mit zwei translatorischen Freiheitsgraden angeordnet, wobei ein Teil des Drehgelenkes auch ein Bestandteil der Linearfuehrung ist und mit der Abtasteinheit kraftschluessig und der andere Teil des Drehgelenkes mit dem Mitnehmer verbunden ist. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Präzisionslängenmeßsystem für Meßgeräte, Meßmaschinen und Werkzeugmaschinen, insbesondere zum Messen großer Längen und Verschiebungen relativ zueinander bewegter Teile.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei bekannten Längenmeßsystemen mit eigengeführten Abtasteinheit, insbesondere bei gekapselten Lägenmeßsystemen, erfolgt die Mitnahme der Abtasteinheit, die über einem, in einer Kapsel oder in einem Gehäuse des Meßsystems fest angebrachten Teilungsträger oder Maßstab in seiner Längserstreckung geführt wird, durch einen, mit dem zu messenden Objekt der Meß- oder Werkzeugmaschine verbundenen Mitnehmer, welcher meist aus mehreren Getriebegliedern besteht. Diese Mitnehmer sind so ausgebildet und angeordnet, daß Maschinenablauffehler, Maßstabdeformationen und Unparallelitäten der relativ zueinander bewegten Teile weitgehend ausgeglichen werden. Die Mitnehmer sind in Bewegungsrichtung starr und in anderen Richtungen auslenkbar.

Bekannte Mitnehmer umfassen federnde Elemente (DE-PS 2810341 und DE-OS 2505586), wobei in der DE-OS 2510219 die Ankopplung der Antasteinheit am Mitnehmer gelenkig durch Blattfedern und/oder knicksteife Drähte erfolgt, die in zwei senkrecht aufeinanderstehenden Ebenen angeordnet sind. Aus der DE-AS 2219624 erfolgt die Ankopplung mittels Drahtfeder und Gelenkviereck. Derartige, mit Federelementen ausgestattete Mitnehmer sind schwingungsanfällig. Durch die Federauslenkung in Verschieberichtung können jedoch Längenmeßfehler verursacht werden.

Aus der DE-OS 3201887 ist eine Kupplung zwischen Abtasteinheit und Mitnehmer bekannt, die ein Drehgelenk mit zwei rotatorischen Freiheitsgraden in derTeilungsebene des Maßstabes senkrecht zur Bewegungsrichtung und eine Gleitführung mit zwei translatorischen Freiheitsgraden rechwinklig zur Bewegungsrichtung umfaßt. Das Drehgelenk wird räumlich durch Federn gebildet. Es wird durch diese Kupplung zwar ein Zwang auf die Abtasteinheit vermieden, eine Empfindlichkeit bei Vibrationen und ungleichförmigen Beschleunigungen bleibt jedoch bestehen. Ferner verursacht die Reibung des an einem Federende befindlichen Gleitschuhes eine S-förmige Deformation einer Feder je Freiheitsgrad, so daß das Längenmeßsystem mit zufälligen Längenmeßfehlern beaufschlagt wird. Des weiteren ist diese Kupplung konstruktiv aufwendig.

Ziel der Erfindung

Es ist der Zweck der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und die Zuverlässigkeit der Bewegungsübertragung vom zu messenden Objekt auf das Längenmeßsystem und damit die Meßsicherheit zu erhöhen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Präzisionslängenmeßsystem einen mechanischen Kopplungsmechanismus zwischen einer Abtasteinheit und dem Mitnehmer an einem Tisch des Meßgerätes oder der Werkzeugmaschine zu schaffen, der eine sichere, zwangs-und spielfreie Bewegungsübertragung in Meßrichtung bei geringem technischen Aufwand ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Präzisionslängenmeßsystem mit einem, in einem Gehäuse angeordneten Maßstab und einer, in Längserstreckung des Maßstabes verschiebbaren Abtasteinheit, welche über einen mechanischen Kopplungsmechanismus in Form eines Mitnehmers, mit einem Schlitten oder Tisch eines Meßgerätes oder einer Werkzeugmaschine verbunden ist, dadurch gelöst, daß zwischen dem Mitnehmer und der Abtasteinheit ein Drehgelenk mit drei rotatorischen Freiheitsgraden und eine Linearführung mit zwei translatorischen Freiheitsgraden in einer rechtwinklig zur Teilungsebene des Maßstabes liegenden Ebene vorgesehen sind, wobei ein Teil des Drehgelenkes auch ein Bestandteil der Linearführung ist und mit einer Führungsfläche der Abtasteinheit kraftschlüssig und der andere Teil des Drehgelenkes mit dem Mitnehmer ist.

Es ist vorteilhaft, wenn das Drehgelenk aus zwei Teilen mit je einer sphärischen Fläche von gleichem Radius und mit gemeinsamen Krümmungsmittelpunkt besteht, wobei die sphärischen Flächen unter Federspannung in Wirkverbindung stehen.

Dabei ist es ferner vorteilhaft, wenn der gemeinsame Mittelpunkt der sphärischen Flächen in oder in der Nähe der neutralen Zone des Maßstabes liegt.

Gemäß einer Ausführungsform ist es vorteilhaft, wenn das Drehgelenk aus einem Teil mit einer sphärischen Fläche und aus einem Teil mit einer Innenkegelfläche besteht, wobei diese beiden Flächen unter Federspannung in Wirkverbindung stehen.

Das zwischen Mitnehmer und Abtasteinheit angeordnete Drehgelenk erlaubt eine zwangsfreie Mitnahme der Abtasteinheit bei minimalen Eigenfehlern und einer gedrängten, kleinen Bauweise, die sich bei der Entwicklung miniaturisierter Meßsysteme anbietet. Eine genügende Steife in Maßstabrichtung wird durch entsprechende Dimensionierung der Einzelteile des Drehgelenkes erreicht.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1: ein Präzisionslängenmeßsystem und

Fig. 2: ein Drehgelenk mit sphärischer und Innenkegelfläche.

Das Präzisionslängenmeßsystem nach Fig. 1 umfaßt ein Gehäuse 1, in welchem ein Maßstab 2 und eine in Längserstreckung des Maßstabes 2 verschiebbare Abtasteinheit 3 angeordnet sind. An einem Schlitten 4 oder Tisch eines Meßgerätes oder einer Werkzeugmaschine, dessen Verschiebung relativ zum feststehenden Maßstab 2 gemessen werden soll, ist ein Mitnehmer 5 befestigt, der über eine Kopplungsbaugruppe 6 mit der Abtasteinheit 3 verbunden ist. Diese Kopplungsbaugruppe 6 umfaßt eine Drehgelenk mit drei rotatorischen Freiheitsgraden und eine Linearführung mit zwei Freiheitsgraden, welches aus zwei Teilen 7 und 8 mit je einer sphärischen Fläche 9 mit einem gemeinsamen Krümmungsmittelpunkt zusammengesetzt ist. DieTeile7und8 des Drehgelenkes werden an ihren sphärischen Flächen 9 durch eine Feder 10 in ständiger Wirkverbindung gehalten. Dereine Teil 7 des Drehgelenkes ist gleichzeitig Bestandteil der Linearführung und steht mit einer-Führungsfläche 11 der Abtasteinheit 3 mit Hilfe einer Feder 12 in kraftschlüssiger Verbindung, wobei die Feder 12 sowohl gegen die Abtasteinheit 3, als auch gegen den Teil 7 des Drehgelenkes abgestützt ist. Die kraftschlüssige Anlage des Teiles 7 an der Führungsfläche 11 gewährleistet eine relative Bewegung des Drehgelenkes zur Abtasteinheit 3. Der andere Teil 8 des Drehgelenkes besitzt an seiner einen Seite einen, mit einer konvexen sphärischen Fläche versehenen Kopf 13, der in einer, mit einer konvexen sphärischen Fläche versehenen Vertiefung des Teiles 7 ruht. Die konkave und die konvexe sphärische Fläche haben einen gleich großen Krümmungsradius und im zusammengesetzten Zustand einen gemeinsamen Mittelpunkt, welcher in oder in der Nähe der neutralen Zone des Maßstabes 2 liegt.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Drehgelenk besitzt der Teil 14 des Drehgelenkes eine Innenkegelfläche 15, welche mit der sphärischen Fläche 16 des Teiles 8 des Drehgelenkes durch die Feder 10 in ständiger Wirkverbindung gehalten wird. Auch durch diese Paarung, sphärischer Fläche — Innenkegelfläche, werden drei Rotationsfreiheitsgrade realisiert.

Claims (4)

1. -1- ΖΆ6

   Patentansprüche:

   1. Präzisionslängenmeßsystem mit einem, in einem Gehäuse angeordneten Maßstab und einer, in Längserstreckung des Maßstabes verschiebbaren Abtasteinheit, welche über einen mechanischen Kopplungsmechanismus in Form eines Mitnehmers, mit einem Schlitten oderTisch eines Meßgerätes oder einer Werkzeugmaschine verbunden ist, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen dem Mitnehmer und der Abtasteinheit ein Drehgelenk mit drei rotatorischen Freiheitsgraden und eine Linearführung mit zwei translatorischen Freiheitsgraden in einer rechtwinklig zurTeilungsebene des Maßstabes liegenden Ebene vorgesehen sind, wobei ein Teil des Drehgelenkes auch ein Bestandteil der Linearführung ist und mit einer Führungsfläche der Abtasteinheit kraftschlüssig und der andere Teil des Drehgelenkes mit dem Mitnehmer verbunden ist.
2. 2. Präzisionslängenmeßsystem nach Anspruch !,gekennzeichnet dadurch, daß das Drehgelenk aus zwei Teilen mit je einer sphärischen Fläche von gleichem Radius und mit gemeinsamem Krümmungsmittelpunkt besteht, wobei die sphärischen Flächen unter Federspannung in Wirkverbindung stehen.
3. 3. Präzisionslängenmeßsystem nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der gemeinsame Mittelpunkt der sphärischen Flächen in oder in der Nähe der neutralen Zone des Maßstabes liegt.
4. 4. Präzisionslängenmeßsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Drehgelenk aus einem Teil mit einer sphärischen Fläche und aus einem Teil mit einer Innenkegelfläche besteht, wobei diese beiden Flächen unter Federspannung in Wirkverbindung stehen.