DE19700367A1 - Verfahren und Vorrichtung zum gerichteten Anbringen eines Maßbandes - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum gerichteten Anbringen eines MaßbandesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum gerichteten Anbringen eines
Maßbandes bei einem Längenmeßsystem mittels einer Montagevorrichtung.
In Längen- aber auch in Winkelmeßeinrichtungen werden vorteilhaft Maßstäbe aus
Stahlband eingesetzt.
Diese bieten gegenüber Maßstäben aus Glas Vorteile hinsichtlich einer berührungsfreien
Messung, einem kleinen Einbauraum und einer robusten, erschütterungsunempfindlichen
Konstruktion.
In der Zeitschrift Feinwerktechnik und Meßtechnik Jg. 88 Heft 7 S. 333-338 ist eine
Ausführungsform beschrieben, bei der in einen rostfreien Maßstabskörper aus Stahl eine
Nut eingeschliffen ist, in die der eigentliche Teilungsträger, ein dünnes Stahlmaßband,
eingekittet ist. Zur Unterstützung der Klebung sind am Anfang und am Ende sowie in
bestimmten Abständen an der Seite des Maßbandes Schweißpunkte gesetzt, die das
Maßband mit dem Trägerkörper starr verbinden. Vorteil dieser Lösung ist, das der
Trägerkörper und das Maßband getrennt voneinander hergestellt werden können und
somit das Maßband in beliebig großer Länge kostengünstig produziert werden kann.
Diese Lösung ist einerseits in der realisierbaren Länge der Maßstabskörper begrenzt und
andererseits zudem noch sehr teuer und aufwendig in der Montage. Zudem sind die
Maßstabslängen noch begrenzt, da die Grundkörper nur bis zu einer Länge von wenigen
Metern sinnvoll herstellbar und handhabbar sind.
Eine andere Art der Aufbringung von Maßbändern wird in der DE 689 06 881 T2
beschrieben. Hier wird ein selbstklebender Stahlbandmaßstab mittels eines Applikators zum
Führungsablauf des Schlittens ausgerichtet und auf das Maschinenbett oder einem
Grundkörper aufgeklebt. Diese Art der Maßbandanbringung liefert zwar eine gute
Zuordnung des Maßbandes zum Abtastkopf über den gesamten Meßbereich, jedoch ist
die erreichbare Meßsystemgrundgenauigkeit relativ schlecht, da die Eigenstabilität des
Maßbandes relativ gering ist und geringste mechanische Spannungen oder
Spannungsdifferenzen, die beim Aufklebeprozeß unvermeidbar sind, zu
Maßverschlechterungen des Maßstabes führen. Weiterhin hat dieses Verfahren den
Nachteil, daß ein Austausch oder eine Demontage des Maßbandes sehr aufwendig und in
der Regel das Maßband nicht mehr verwendungsfähig ist.
Eine andere weit verbreitete Befestigungsart für dünne Maßbänder besteht darin, daß das
Maßband in seiner Längserstreckung in eine Nut aufgenommen wird. Diese ist in der
Firmenschrift "NC Längenmeßsysteme" der Firma Heidenhain vom Juni 1996 dargestellt. In
der Regel sind es spezielle Aufnahmeprofile aus stranggepreßtem Aluminium. Diese
Aufnahmeprofile sind jedoch in der realisierbaren Länge begrenzt und in der Montage
zudem noch sehr aufwendig. Die erzielbaren Abstandstoleranzen zwischen dem Maßband
und dem Abtastkopf sind mit dieser Lösung auch begrenzt, da zur Ebenheitstoleranz der
Aufnahmefläche noch die Ebenheits- und Lagetoleranzen der Aufnahmenut im
Strangpreßprofil berücksichtigt werden müssen.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum gerichteten Anbringen eines Maßbandes bei einem Längenmeßsystem
anzugeben, das montage- und servicefreundlich ist und zudem noch zur Fehlerreduzierung
beiträgt.
Erfindungsgemäß wird dies bei einem gattungsgemäßen Verfahren nach Anspruch 1 und
bei einer Vorrichtung nach Anspruch 9 dadurch gelöst, daß die seitlichen Anlageelemente
entlang der Maßbandlänge am ersten Maschinenteil befestigt werden, gegen die das
Maßband angelegt wird, bevor es anschließend am ersten Körper befestigt wird.
Eine Vorrichtung zur Realisierung des Verfahrens ist so ausgeführt, daß sie die
Anlageelemente in einem Abstand voneinander aufnimmt und führt, so daß das Maßband
ausrichtbar ist.
Diese Montagevorrichtung wird an das den Meßkopf tragende Maschinenteil befestigt. Die
Lagezuordnung der Führungselemente zur Anschraubfläche ist so gewählt, daß das
aufzunehmende Maßband mit seiner Teilungsstruktur der Abtastlage des Meßkopfes
entspricht. Von einer Seite beginnend werden während des Bewegens der
Montagevorrichtung die Anlageelemente parallel zur Verfahrrichtung und damit auch
exakt in Meßrichtung auf die Aufnahmefläche für den Maßstab aufgebracht.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen im Prinzip beispielshalber noch
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Ausschnitt als Prinzipdarstellung einer Koordinatenmeßmaschine mit dem
erfindungsgemäß angebrachten Maßband;
Fig. 2 Prinzipdarstellungen einer beispielsweisen Ausführung der erfindungsgemäßen
Montagevorrichtung;
Fig. 3 Prinzipdarstellungen, die die einzelnen Verfahrensschritte darstellen;
Fig. 4 eine Draufsicht auf das Maßband mit unterbrochenen Anlegeelementen;
Fig. 5 Prinzipdarstellungen einer Montagevorrichtung für kurze Anlegeelemente
Fig. 6 einen Schnitt (quer zur Längsrichtung des Maßbandes) durch die
Maßbandaufnahme
Fig. 7 einen Schnitt (quer zur Längsrichtung des Maßbandes) durch die
Maßbandaufnahme mittels seitlicher Anlegeelemente
Fig. 8 Draufsichten auf Prinzipdarstellungen der Maßbandanbringung, die die
einzelnen Verfahrensschritte für demontierbare Maschinenteile darstellen.
Zunächst ist in Fig. 1a und Fig. 1b ein Ausschnitt einer Koordinatenmeßmaschine mit
einem Meßwagen (1) als das erste Maschinenteil, das entlang einer Linearführung (2)
verschieb- bzw. verfahrbar ist, dargestellt. Die Verfahrrichtung (3) des Meßwagens wird
durch die Linearführung vorgegeben, die an dem Maschinengrundbett (4) - dem zweiten
Maschinenteil - angebracht ist, das gleichzeitig zur Aufnahme der zu messenden Objekte
dient. Es ist bei solchen Meßmaschinen üblich, daß ein Meßsystem bestehend aus einem
Abtastkopf (5) und einer Meßskala in der speziellen Ausführung als Maßband (6) zur
Bestimmung der Meßpositionen verwendet wird. Dabei ist es üblich, daß der Abtastkopf
an dem kürzeren Maschinenteil, das die kürzere Baulänge aufweist, angeordnet wird, das
in dem vorliegenden Beispiel der Meßwagen ist. Die Meßskala ist an das längere, die
Linearführung tragende Teil anzubringen. Dazu ist an dem Maschinengrundbett eine
Aufnahmefläche (7) für die Maßbandaufnahme vorgesehen.
Für kurze Meßlängen kann ein Maßband manuell an einem Hilfslineal, das zum
Führungsablauf des Meßwagens auf der Aufnahmefläche ausgerichtet wurde, angelegt
werden und damit parallel zur Verfahrrichtung des Meßwagens auf der Aufnahmefläche
des Grundbettes befestigt werden.
Bei größeren Meßlängen ist diese Montagemethode jedoch sehr aufwendig und
umständlich.
Erfindungsgemäß wird deshalb in einem ersten Verfahrensschritt mittels einer
Montagevorrichtung (8), die an den Meßwagen angebracht wird, auf die Aufnahmefläche
für das Maßband seitliche Anlegeelemente aufgebracht.
In der Fig. 2a und 2b sind erfindungsgemäße Montagevorrichtungen für die
Anlegeelemente dargestellt. Diese Montagevorrichtung besteht aus einem Gehäuse (9),
das vorzugsweise ähnliche Hauptabmessungen in der Länge und Höhe besitzt, wie der
Abtastkopf (5). Das Gehäuse der Montagevorrichtung wurde vorteilhafter Weise
anschraubkompatibel zum Abtastkopf gestaltet, so daß es an die gleichen
Anschraubgewinde, wie sie für den Abtastkopf vorgesehen sind, an den Meßwagen
befestigt werden kann. Das Gehäuse der Montagevorrichtung besitzt zwei Führungskanäle
(10, 11), mittels derer die Anlegeelemente (12, 13) zur Anschraubfläche (14) der
Montagevorrichtung, die identisch mit der Anschraubfläche des Abtastkopfes ist, orientiert
werden. Die Führungskanäle sind so dimensioniert, daß die Anlegeelemente einen Abstand
A voneinander aufweisen. Dieser Abstand A wurde so gewählt, daß er mit einer kleinen
positiven Toleranz der Breite des Maßbandes entspricht. Weiterhin wurde die Lage der
Führungskanäle so dimensioniert, daß die Lage des Anlagekanales, der durch die beiden
Anlagebänder gebildet wird, beim Einlegen des Maßbandes in diesen Anlagekanal eine
lagerichtige Zuordnung des Maßbandes zum Abtastkopf herstellt, wenn der Abtastkopf an
die Anschraubfläche (14) befestigt wird.
Vorteilhafter Weise werden die Anlegeelemente mittels einer Klebefolie, die durch ein
Schutzfolie abgedeckt ist, versehen. Die Montagevorrichtung besitzt sowohl ein einfaches
Mittel in Form eines schräg angeordneten Umlenkelementes (15) zum Abziehen der
Schutzfolien von den Anlegeelementen als auch Andruckelemente (16, 17) zum Andrücken
der Anlegeelemente auf die Aufnahmefläche. Durch zusätzliche Andruckkräfte wird der
Klebeprozeß unterstützt und beschleunigt. Diese Andruckelemente (16, 17) sind in Form
von Blattfedern aus handelsüblichen Federstahl ausgeführt. Über ein Exzenterelement (18),
das auf beide Blattfedern wirkt, kann die Andruckkraft eingestellt werden.
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Anbringen des Maßbandes an
die Koordinatenmeßmaschine mit seinen einzelnen Verfahrensschritten beschrieben. Der
erste Schritt besteht darin, daß statt des Abtastkopfes die Montagevorrichtung an den
Meßwagen lose angeschraubt wird. Der Exzenter wird in die Stellung gebracht, wo er die
Andruckfedern entlastet. Durch Unterlegen einer Abstandslehre mit einer Dicke von 0,2
mm zwischen Montagevorrichtung und Aufnahmefläche wird die Montagevorrichtung in
den richtigen Abstand zur Aufnahmefläche justiert und festgeschraubt. Danach werden die
beiden Anlegeelemente von rechts nach links durch die Führungskanäle der
Montagevorrichtung hindurch geschoben, bis sie die vorgesehene Lage des
Maßbandanfanges erreichen. Die Anlegeelemente bestehen z. B. aus poliertem
handelsüblichem Edelstahlband der Firma Sandvik mit der Typbezeichnung 7C27Mo2 mit
hoher Oberflächengüte (Mikrorauhigkeit <0,05 µm).
Wie in Fig. 3a dargestellt, ist die Montagevorrichtung bis auf das Maß L1 von etwa 100
mm in die Stellung L1 zu fahren. Danach ist das Anlegeelement (12) anzuheben und die
Schutzfolie etwa 10 mm seitlich abzuziehen und wieder auf die Aufnahmefläche zu legen.
Der gleiche Vorgang ist mit dem Anlegeelement (13) zu wiederholen. Danach ist die
Montagevorrichtung bis zum Anfang der Anlegeelemente, wie in Fig. 3b gezeigt, zu
fahren. Dadurch werden die Anlegeelemente am Anfang - vor allem im Bereich der
abgezogenen Schutzfolie - exakt lageorientiert. Danach ist die Montagevorrichtung soweit
nach rechts zu verschieben, daß beide Schutzfolien auf der Aufnahmefläche liegend seitlich
um das Umlenkelement (15) gelegt werden können wie in Fig. 3c dargestellt. Diese sind
von unten nach oben um das Umlenkelement zu ziehen und nach etwa 10 mm wie in
Fig. 3c dargestellt, an der Aufnahmefläche mit einem Klebestreifen zu befestigen. Danach
ist der Exzenter in die nicht näher dargestellten Andruckstellung zu drehen, um eine
Andruckkraft auf die Anlegeelemente auszuüben.
In einem nächsten Verfahrensschritt wird der Meßwagen mit der Montagevorrichtung
langsam nach rechts über den gesamten Aufbringbereich für das zukünftige Maßband
gefahren. Dabei werden kontinuierlich die Schutzfolien abgezogen und die Anlagebänder
lagerichtig auf die Aufnahmefläche aufgeklebt.
Die Schutzfolie kann danach von der Aufnahmefläche entfernt werden und die
Montagevorrichtung vom Meßwagen abgeschraubt werden.
Der durch die beiden Anlegeelemente gebildete Anlagekanal ist exakt zum Ablauf des
Meßwagens ausgerichtet und stimmt somit in seiner Längserstreckung mit der
Meßrichtung überein.
Ein weiterer Verfahrensschritt ist nun das Einlegen des Maßbandes in den Anlagekanal.
Dieses kann nun manuell ohne weitere Vorrichtungen geschehen und im allgemeinen
beliebig oft wiederholt werden, da die Ausrichtung zum Ablauf des Meßwagens durch den
Anlagekanal gegeben ist.
Vorteilhafter Weise wird das Maßband in dem Anlagekanal mit einem relativ hoch
elastischem Klebeband auf der Aufnahmefläche befestigt. Als Klebeband kann wird ein
handelsübliches Klebeband der Firma 3M mit der Bezeichnung Scotch - doppelseitiger
Klebefilm Nr. 9485 verwendet. Ein seitliches Verschieben des Maßbandes wird durch die
seitlichen Anlegeelemente verhindert. Örtliche Spannungen beim Aufbringen des
Maßstabes werden durch das elastische Klebeband auch gut ausgeglichen.
Als letzter Verfahrensschritt wird nun der Abtastkopf an die vorgesehene Fläche des
Meßwagens mittels einer Abstandslehre im richtigen Abstand zum Maßband
angeschraubt.
Dieses Maßbandbefestigungsverfahren ist vor allem auch im Servicefall vorteilhaft, da das
Maßband ohne zusätzliche Montagevorrichtungen einfach ausgewechselt werden kann.
Auch der Abtastkopf braucht nicht abmontiert werden, da durch den Anlagekanal die
gesamte Lagezuordnung des Maßbandes erhalten bleibt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist in Fig. 4 dargestellt. In diesem
Ausführungsbeispiel werden als seitliche Anlegeelemente für das Maßband keine
durchgehenden Bänder verwendet, sondern einzelne kurze Anlegeelemente (26) aus
gestanztem Bandstahl von 0,5 mm Dicke und 50 mm Länge. Die Befestigung auf der
Auflagefläche erfolgt auch über eine Klebefolie der Firma 3M mit der Bezeichnung Scotch -
doppelseitiger Klebefilm Nr. 9485. Auch hier wird in einem ersten Verfahrensschritt eine
Montagevorrichtung verwendet, die an den Meßwagen angebracht wird. Diese hat, wie in
Bild 5 dargestellt, seitliche Führungsprofile (27). Nach der Höhenjustage mit einer
Abstandslehre von 0,2 mm Dicke zur Aufnahmefläche können dann an beliebigen Stellen
bei stehendem Meßwagen die Anlegeelemente aufgeklebt werden. Diese werden dabei
manuell von oben in die Führungsprofile eingelegt und auf die Aufnahmefläche gedrückt.
Diese Montagevorrichtung ist einfach aufgebaut und einfach zu handhaben. Vorteilhaft ist
diese vor allem für Maßbandbreiten, die nicht in großen Stückzahlen eingesetzt werden.
In Fig. 6 ist ein Querschnitt quer zur Längserstreckung des Maßbandes dargestellt. Hierbei
soll vor allem auf vorteilhafte Befestigungsmittel (28) verwiesen werden, die durch dieses
Verfahren besonders begünstigt werden. So kann für eine besonders spannungsarme
Maßstabsbefestigung eine hochviskose Zwischenschicht verwendet werden. Besonders
geeignet ist hierfür ein hochviskoses Silikonöl mit einer kinematischen Viskosität von
100.000 mm2/s, wie es etwa von der Firma Wacker Chemie GmbH unter der
Handelsbezeichnung "AK 100000" angeboten wird.
Für weniger beanspruchte Einsatzfälle kann auch eine zweiseitige Haftfolie verwendet
werden. Diese ist besonders vorteilhaft bei einer Maßbandvormontage oder bei öfterem
Maßbandwechsel, da diese rückstandsfrei sowohl vom Maßband als auch von der
Aufnahmefläche entfernt werden kann.
In Fig. 7a, 7b und 7c sind spezielle Ausgestaltungen des Verfahrens für große
Maßbandlängen dargestellt. Die Problematik bei solchen langen Maßbändern, die über
mehrere Anlegeelemente (28, 29) aufgebracht werden müssen, besteht in der
Demontierbarkeit des Maßbandes und einer zuverlässigen Vormontage.
Hierfür wird das Verfahren dahingehend modifiziert, daß die Anlagebänder (30, 31, 32, 33),
wie in Fig. 7a dargestellt, an den Fügestellen unterbrochen sind. Diese sind somit den
einzelnen Anlegeelementen zugeordnet und bleiben bei einer Demontage erhalten.
Nach einer erneuten lagerichtigen Montage der Anlegeelemente bleibt der Anlagekanal
erhalten und es ist eine einfache Maßbandmontage nach einer Maschinenumsetzung
möglich.
Fig. 7b zeigt die montierten Anlegeelemente mit dem eingelegten Maßband in den
Anlagekanal und dem richtig zugeordneten Abtastkopf.
In Fig. 7c sind wieder die demontierten Anlegeelemente mit den zugehörigen
Anlagebändern dargestellt und Fig. 7d zeigt die gleiche Maßband- und Abtastanordnung
nach erneuter Montage der Teilelemente.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens wird in Fig. 8 gezeigt. Die
Maßbanddicke von 250 µm wird durch einen 300 µm dickes doppelseitiges Klebeband
(36) überbrückt. Auf der Oberseite des Klebebandes ist ein 100 µm dickes Federstahlband
(37) aufgeklebt, das seitlich 1 mm zur Maßbandseite hin übersteht. Dadurch wird von den
Anlegeelementen ein Anlagekanal für das Maßband geschaffen, in den das Maßband
hineingeschoben oder -gezogen werden kann. Durch den seitlichen Überstand des
Federstahlbandes wird das Maßband gleichzeitig gegen ein Abheben gehalten. In seiner
Längserstreckung kann es sich relativ spannungsfrei ausdehnen.
Claims (12)
1. Verfahren zum gerichteten Anbringen eines Maßbandes bei einem Längenmeßsystem,
das einen ersten Körper, an dem das Maßband angebracht werden soll und einen zweiten relativ zu dem ersten Körper verschiebbar umfaßt, wobei an dem beweglichen zweiten Körper eine Montagevorrichtung angebracht ist, mittels derer in Ausrichtung zur Bewegungsbahn des zweiten Körpers am ersten Körper eine ausgerichtete Festlegung der Anordnung des Maßbandes vornehmbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die seitlichen Anlegeelemente entlang der Maßbandlänge am ersten Maschinenteil befestigt werden, gegen die das Maßband angelegt wird, bevor es anschließend am ersten Körper befestigt wird.
das einen ersten Körper, an dem das Maßband angebracht werden soll und einen zweiten relativ zu dem ersten Körper verschiebbar umfaßt, wobei an dem beweglichen zweiten Körper eine Montagevorrichtung angebracht ist, mittels derer in Ausrichtung zur Bewegungsbahn des zweiten Körpers am ersten Körper eine ausgerichtete Festlegung der Anordnung des Maßbandes vornehmbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die seitlichen Anlegeelemente entlang der Maßbandlänge am ersten Maschinenteil befestigt werden, gegen die das Maßband angelegt wird, bevor es anschließend am ersten Körper befestigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anlegeelemente so angebracht sind, daß zwischen ihnen der Maßstab
formschlüssig und halterbar eingelegt werden kann.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anlegeelemente selbstklebend und/oder mit einem Schutzstreifen versehen
sind.
4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schutzstreifen von den Anlegeelementen vor dem Befestigen auf der
Aufnahmefläche abgezogen werden.
5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Maßband zwischen die Anlegeelemente eingeklebt wird.
6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Maßband mittels einer Haftfolie befestigt wird.
7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Maßband mittels einer viskosen Haftschicht befestigt wird.
8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet
daß die Anlegeelemente im montierten Zustand der einzelnen Teilanlegeelemente in einem Verfahrensschritt über alle Einzelanlegeelemente aufgebracht werden und daß diese jedoch zumindestens an den Fügestellen der Teilanlegeelemente unterbrochen sind, und
daß das Maßband nach einer Demontage und Montage der einzelnen Teilanlegeelemente ohne daß die Anlegeelemente erneut montiert werden, durchgehend zwischen den Anlegeelementen eingelegt wird.
daß die Anlegeelemente im montierten Zustand der einzelnen Teilanlegeelemente in einem Verfahrensschritt über alle Einzelanlegeelemente aufgebracht werden und daß diese jedoch zumindestens an den Fügestellen der Teilanlegeelemente unterbrochen sind, und
daß das Maßband nach einer Demontage und Montage der einzelnen Teilanlegeelemente ohne daß die Anlegeelemente erneut montiert werden, durchgehend zwischen den Anlegeelementen eingelegt wird.
9. Vorrichtung zum gerichteten Anbringen eines Maßbandes bei einem
Längenmeßsystem, die entlang einer Aufnahmefläche eines zweiten, das Maßband
aufnehmende Körpers, verschiebbar in Ausrichtung der Bewegungsbahn des zweiten
Körpers angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf dem zweiten Körper Anlegeelemente an denen das Maßband ausrichtbar ist,
angeordnet sind.
10. Montagevorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anlegeelemente Führungskanäle besitzen.
11. Montagevorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 9 und 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß Mittel zum Andrücken der Anlegeelemente vorgesehen sind.
12. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß Mittel zum Abziehen von Klebeschutzfolien der Anlegeelemente vorgesehen sind.
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