DE2510219B2

DE2510219B2 - Laengenmesseinrichtung

Info

Publication number: DE2510219B2
Application number: DE19752510219
Authority: DE
Inventors: Günther Dr-Ing 8221 Siegsdorf Ernst Alfons Dipl Ing 8225 Traunreut Nelle
Original assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH, 8225 Traunreut
Priority date: 1975-03-08
Filing date: 1975-03-08
Publication date: 1977-09-01
Also published as: DE2510219A1; NL180958C; FR2304056B1; PL120591B1; GB1541285A; CH588681A5; HU173868B; AT357340B; DE2510219C3; JPS51113657A; DD123626A5; NL7601355A; JPS5627803B2; FR2304056A1; ATA883975A; IT1080724B; BE839073A; CS232704B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Längenmeßeinrichtung mit einem Maßstab, dessen Teilung außerhalb der neutralen Faser liegt und von einer Abtastbaueinheit abgetastet wird, die am zu messenden Objekt angekoppelt ist und an einer von der Führung des zu messenden Objektes unabhängigen Hilfsführung verschiebbar ist. . .

Bei bekannten Längenmeßeinnchtungen (DT-OS 17 73 403) mit einem Maßstab, dessen Teilung außerhalb der neutralen Faser liegt, bewirken Verbiegungen des Maßstabes in seiner Gebrauchslage Meßfehler.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Längenmeßeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die im Hinblick auf die Meßgenauigkeit einer Meßeinrichtung mit in der neutralen Faser des Maßstabkörpers liegenden Teilung gleichwertig ist, sich dabei aber durch eine einfache Bauweise auszeichnet.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß die Abtastbaueinheit am zu messenden Objekt bzw. einem daran angebrachten Mitnehmer in einer ersten Ebene in Höhe der neutralen Faser des Maßstabes und in einer zweiten rechtwinklig dazu liegenden Ebene in Höhe der in Meßrichtung verlaufenden Mittelachse der Teilung der Abtastbaueinheit gelenkig angekoppelt ist.

Durch die Ankopplung nach der Erfindung wird eine Kompensation von Fehlern bewirkt, die durch Deformationen des Maßstabes in seiner Gebrauchslage und Führungsungenauigkeiten der Abtastbaueinheit hervorgerufen werden können.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Längemeßeinrichtung nach der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 schematisch eine erste Ausfunrungstorm der Ankopplung nach der Erfindung,

F i g. 2 eine Seitenansicht zu F i g. 1,

Fig.3 eine weitere Ausführungsform der Ankopplung nach der Erfindung,

F i g. 4 eine Seitenansicht zu F i g. 3,

F i g. 5 die Ankopplung nach der Erfindung bei einer gekapselten digitalen Längenmeßeinrichtung,

F i g. 6 einen Schnitt nach der Linie Λ-ßder F i g. 5,

F i g. 7 einen Schnitt nach der Linie C-Dder F i g. 5.

In Fig. 1 und 2 ist mit 1 der Gittermaßstab einer inkrementalen Meßeinrichtung bezeichnet. Die Abtastbaueinheit 2, die die Gitterabtastplatte 3 trägt, stützt sich über Gleitschuhe 4 direkt am Gittermaßstab 1 ab. An der Abtastbaueinheit 2 sind auch die Beleuchtungseinrichtung sowie die photoelektronischen Bauelemente vorgesehen. In der zur Teilungsebene des Gittermaßstabes 1 senkrechten Ebene ist die Abtastbaueinheit 2 über Rollen 5/6 am Träger des Gittermaßstabes 1 geführt. Dieser Träger ist in Fig.5 ein biegesteifer Hohlkörper 24, an dem ein Gittermaßstab 1 befestigt ist.

Die Abtasiibaueinheit 2 ist über einen Mitnehmer 7 am zu messenden Objekt, z.B. einem Maschinentisch, angekoppelt. Die Ankopplung erfolgt nach der Erfindung dadurch, daß die Abtastbaueinheit 2 in Höhe der

neutralen Faser des Gittermaßstabes 1 gelenkig am Mitnehmer 7 angekoppelt ist. Das Gelenk wird in F i g. 1 durch Blattfedern 8 und 9 gebildet, derc;i Mittelachse in Höhe der neutralen Faser des Gittermaßstabes 1 liegt. Die Blattfeder 8 ist dabei an der Abtastbaueinheit 2 und s an einem winkelförmigen Bauteil U befestigt. Die Blattfeder 9 ist zwischen dem Mitnehmer 7 und einem winkelförmigen Bauteil 12 angebracht. Durch diese Ankopplung der Abtastbaueinheit 2 in Höhe der neutralen Faser des Gittermaßstabes 1 werden Fehler kompensiert, die durch Deformationen des Gittermaßstabes 1 hervorgerufen werden. Derartige Deformationen können beispielsweise schon beim Befestigen des Gittermaßstabes 1 in seiner Halterung auftreten.

Eine besonders hohe Meßgenauigkeit kann durch eine weitere Ankopplungsmaßnahme dadurch erzielt werden, daß die Abtastbaueinheit 2 in einer zweiten, zur vorgenannten Ankopplungsebene senkrecht liegenden Ebene in Höhe der in Meßrichtung verlaufenden Mittelachse Mder Gitterteilung der Abtastplatte 3 bzw. des Gittermaßstabes 1 gelenkig am Mitnehmer 7 angekoppelt ist. Die Gelenke werden wieder durch Blattfedern 13 und 14 gebildet, die in Höhe der Mittelachse M der Gitterabtastplatte 3 angebracht sind. Die Blattfedern 13 und 14 sind an einem U-förmigen Verbindungsteil 10 und an den winkelförmigen Bauteilen 11 und 12 befestigt. Durch diese Ankopplung der Abtastbaueinheit 2 in Höhe der Mittelachse M der Gitterteilung der Abtastplatte 3 können auch Fehler kompensiert werden, die durch Führungsungenauigkei- 3c ten der Abtastbaueinheit 2 in der zur Teilungsebene des Gittermaßstabes 1 senkrechten Ebene hervorgerufen werden.

Die Fig.3 und 4 zeigen eine Ausführungsform, bei der die Abtastbaueinheit 2 mittels einer Blattfeder 15 in Höhe der neutralen Faser des Gittermaßstabes 1 gelenkig an einem Mitnehmer T angekoppelt ist. In der anderen, dazu senkrechten Ebene ist die Abtastbaueinheit 2 aber mittels knicksteifer Drähte 16 und 17 in Höhe der Mittelachse M der Gitterteilung der Abtastplatte 3 gelenkig am U-förmigen Mitnehmer T angekoppelt. Die Blattfeder 15 ist an der Abtastbaueinheit 2 und an einem U-förmigen Bauteil 18 befestigt, an dam auch die Drähte 16 und 17 befestigt sind.

Die Fig.5 bis 7 zeigen eine lichtelektrische Längenmeßeinrichtung in gekapselter Ausführung, bei der das in Fig. 1 dargestellte Ankopplungsprinzip mit besonderem Vorteil angewandt ist.

Die Teilung des Gittermaßstabes Ii und die Teilung der Gitterabtastplatte 3i werden mittels einer Lampe über einen Kondensor beleuchtet, Die Beleuchtungseinrichtung 19, die die Lampe und den Kondensor enthält, ist an der Abtastbaueinheit 2₍ angebracht. Das die Gitter li/3i durchsetzende Licht wird auf Photoelemente 20/21 (F i g. 6) geworfen. Das elektrische Ausgangssignal der Photoelemente 20/21 wird über die Ausgänge 22/23 direkt einem elektronischen Vor-ZRückwärtszähler (nicht dargestellt) der im deutschen Gebrauchsmuster 74 13 290 beschriebenen Art zugeführt wird.

Der Gittermaßstab 11 und die Abtastbaueinheit 2i sind zur Abschirmung gegen Umwelteinflüsse in einem biegesteifen Hohlkörper 24 eingebracht, der zweckmäßig aus stranggezogenem Aluminium hergestellt ist. Der Gittermaßstab 1) ist am Hohlkörper 24 durch Kleben befestigt. Die Abtastbaueinheit 2, ist über Gleitschuhe 4| direkt am Gittermaßstab 11 und über Kugellager 5)/6i am Hohlkörper 24 geführt. Ein Kugellager 25, das über eine Blattfeder 26 an der Abtastbaueinheit 2\ angebracht ist und sich am Hohlkörper 24 abstützt, drückt die Abtastbaueinheit 2i gegen die Führungsflächen am Gittermaßstab Ii und Hohlkörper 24. Der Hohlkörper 24 ist mittels biegsamer, dachförmig angeordneter Dichtlippen 27/28 verschlossen, durch die ein schlanker schwertförmiger Mitnehmer 29 hindurchgreift.

Die Ankopplung der Abtastbaueinheit 2| an den Mitnehmer 29 erfolgt wie in F i g. I und 2 durch Blattfedern 81 und 9i bzw. O₁ und 14i. Die Blattfedern 81 und 9| sind in Höhe der neutralen Faser des Gittermaßstabes Ii angeordnet. Durch diese Ankopplung können Fehler kompensiert werden, die durch Deformationen des Gittermaßstabes Ii hervorgerufen werden. Die Blattfedern 13) und 14i sind in Höhe der Mittelachse Mder Gitterabtastplatte 3] angeordnet.

Durch diese Ankopplung können Fehler kompensiert werden, die durch Ungenauigkeiten der Führungsbahn am Hohlkörper 24 hervorgerufen werden. Die Blattfeder 81 ist an der Abtastbaueinheit 2i und am winkelförmigen Bauteil Hi befestigt, die Blattfeder 9i am winkelförmigen Bauteil 12i und dem vorspringenden Teil 7i des schwertförmigen Mitnehmers 29 angeordnet. Die Blattfedern 13t und 14] sind am winkelförmigen Bauteil Hi und 12i und an einem U-förmigen Verbindungsteil 1Oi befestigt.

Die Erfindung ist nicht auf die gezeigte lichtelektrische Meßeinrichtung beschränkt, sondern sie ist selbstverständlich auch bei optischen, induktiven, kapazitiven Meßeinrichtungen anwendbar.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Längenmeßeinrichtung mit einem Maßstab, dessen Teilung außerhalb der neutralen Faser liegt und von einer Abtastbaueinheit abgetastet wird, die am zu messenden Objekt angekoppelt ist und an einer von der Führung des zu messenden Objektes unabhängigen Hilfsführung verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastbaueinheit (2, 2i) am zu messenden Objekt bzw. einem daran angebrachten Mitnehmer (7, 7', 7i) in einer ersten Ebene in Höhe der neutralen Faser des Maßstabes (1, 1|) und in einer zweiten rechtwinklig dazu liegenden Ebene in Höhe der in Meßrichtung verlaufenden Mittelachse (M) der Teilung (3,3,) der Abtastbaueinheit (2,2i) gelenkig angekoppelt ist.

2. Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Abtastbaueinheit (2, 2,) direkt an der die Teilung tragenden Fläche des Maßstabes (I₁Ii) abstützt.

3. Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastbaueinheit (2) unter Zwischenschaltung einer Blattfeder (15) in Höhe der neutralen Faser eines Gittermaßstabes (1) am Mitnehmer (7']i angekoppelt ist und in der anderen Ebene unter Zwischenschaltung von knicksteifen Drahtstücken (16,17) in Höhe der Mittelachse (M) der Gitterabtastplatte (3) gelenkig am Mitnehmer (7') angeikoppelt ist.

4. Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder (15) an der Abtastbaueinheit (2) und an einem U-förmig ausgebildeten, den Gittermaßstab (1) umgreifenden Bauteil (18) befestigt ist, und daß die zu beiden Seiten des Gittermaßstabeü (1) vorgesehenen Drahtstücke (16, 17) am vorgenannten U-förmigen Bauteil (18) sowie an einem U-förmig ausgebildeten, den Gittermaßstab (1) umgreifenden Mitnehmer (7') befestigt sind.

5. Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastbaueinheit (2, 2i) unter Zwischenschaltung zweier Blattfederpaare (8,9 u. 13,14 bzw. 81,9! u. 13|, 14i) gelenkig am Mitnehmer(7,7', 29) angekoppelt ist.

6. Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern (8,81 u.

9, 9|) des einen Blattfederpaares an einem winkelförmigen Bauteil (11,11| u. 12,12)) und an der Abtastbaueinheit (2, 2|) resp. am Mitnehmer (7, 7i, 29) befestigt sind und daß die Blattfedern (13,13_t u. 14, 14;) des anderen Blattfederpaares am vorgenannten winkelförmigen Bauteil (11, Hi u. 12, 12_t) und an einem U-förmigen Verbindungsteil (10, 10₍) befestigt sind.

7. Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastbaueinheit (2i) federnd gegen die Führungsflächen am Maßstab (li) und einem den Maßstab (li) und die Abtastbaueinheit (2i) gegen Umwelteinflüsse abschirmenden biegesteifen Hohlkörper (24) gedruckt wird und sich an der Führungsfläche des Maßstabes (li) über Gleitschuhe (4|) und an der Führungsfläche am Hohlkörper (24) über Kugellager (5i.61) abstützt.

8. Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine schräg zur Teilungsebene des Maßstabes (li) liegende, vorzugsweise als Kugellager ausgebildete Rolle (25) vorgesehen ist, die über eine Blattfeder (26) an der Abtastbaueinheit (2i) befestigt ist und sich unter Federwirkung am Hohlkörper (24) abstützt und so die Abtastbaueinheit (2i) mii definierter Kraft gegen die Führungsflächen am Maßstab (li) und Hohlkörper (24) drückt.