DE2712421C2 - Gekapselte Längenmeßeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine gekapselte Längenmeßeinrichtung, insbesondere für große Meßlängen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches.

Mit derartigen Meßeinrichtungen wird eine Relativbewegung — 2. B. zweier Maschinenbauteile — gemessen. Die Maschinenbauteile können durch Maschinenbett und Maschinenschaden gebildet werden. Zum Schütze der im allgemeinen sehr genauen Meßeinrichtung ist der Maßstab .n einem Hohlprofil eingebettet, und die Abtasteinheit ist ebenfalls innerhalb des Hohlprofiles angeordnet

Bei Systemen dieser Genauigkeitsklasse ist die Auswahl der verschiedenen Materialien von großer Bedeutung, da Werkstoffe mit unterschiedlichem Ausdehnungskoeffizienten kombiniert werden müssen. Aus Kostengründen können nur in den seltensten Fällen Werkstoffe gleicher oder ähnlicher Ausdehnungskoeffizienten verwendet werden. Am häufigsten kombiniert man Grauguß (Maschinenteile), Aluminium (Hohlprofile) und Stahl oder Glas für den Maßstab.

Es ist bekannt. Maßstab und Grundkörper Iängsverschieblich, z. B. über eine hochelastische Zwischenschicht, zu verbinden. Längenänderungen durch Verbiegung des Grundkörpers bleiben damit ohne Einfluß auf den Maßstab (DE-PS 11 76 382). Des weiteren ist aus der US-PS 38 16 002 eine Meßeinrichtung bekannt, deren Gehäuse an dem Schlitten einer Werkzeugmaschine befestigt ist Der Maßstab wird innerhalb des Gehäuses an einem Ende fixiert, während das andere Ende des Maßstabes in einer Art Spannvorrichtung innerhalb des Gehäuses gelagert ist. Mit dieser Spannvorrichtung werden über eine Feder die temperaturabhängigen Längenänderungen des Gehäuses kompensiert. Der Maßstab bleibt durch diese Anordnung Von den temperaturbedingten Längenänderungen des Gehäuses unbeeinflußt Bei der letztgenannten Anordnung ist jedoch Von Nachteil, daß der Maßstab zwischen den Aufhängungen an seinen beiden Enden frei im inneren des Gehäuses gespannt ist. Dadurch können Schwingungen der Werkzeugmaschine auf den Maßslab einwirken und diesen ebenfalls zum Schwinget« bringen.

Das kann zu Meßfehlern und zu Beschädigungen des Abtastwagens führen. Dieses Verfahren ist daher nur bedingt, und auch dann nur für kleine Meßlängen anwendbar.

Aufgabe der Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden und ein Längenmeßsystem, insbesondere für große Meßlängen zu schaffen, bei dem trotz der Verwendung von unterschiedlichen Materialien die Störeinflüsse auf den Maßstab vernachlässigbar kleine Wirkungen hervorrufen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches gelöst

Bei der Längenmeßeinrichtung ist es von erheblichem Vorteil, daß die Maßstabbefestigungseinrichtungen vom Maßstabträger mechanisch abgekoppelt sind, so daß bei Temperaturveränderungen die Längenänderungen des Maßstabträgers nicht die Maßstablänge beeinflussen, und daß der Maßstab dennoch weitestgehend vor Schwingungserscheinungen geschützt ist

Besondere Vorteile werden bei der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung noch dadurch erzielt daß der Maßstab mittels einer Korrektureinrichtung a« einem Maschinenbauteil befestigt ist
Für große Meßlängen ist es von entscheidendem Vorteil, daß das Hohlprofil in günstigen Teillängen verwendet werden kann, der Maßstab jedoch in voller Länge eingezogen wird.

Anhand der Zeithnungen soll an einem Beispiel die Erfindung noch näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch eine Meßeinrichtung in vereinfachter Darstellung,

F i g. 2 eine Längsansicht einer entsprechenden Meßeinrichtung, teilweise geschnitten.
F i g. 3 eine systematische Darstellung einer Meßeinrichtung, insbesondere für große Längen.

Ein starres und stabiles Hohlprofil 1 ist mittels Schrauben und Stiften 2 an einem Maschinenbauteil 3 befestigt. Im Inneren des Hohlprofiles 1 ist ein Abtastwagen 4 in Meßrichtung beweglich gelagert.

Dieser Abtastwagen 4 stüm sici über Rollen 4' an Führungsflächen Γ im Hohlprofil 1 ab. Über einen schwertförmig ausgebildeten Mitnehmer 5 ist der Abtastwagen 4 an ein zweites, nicht dargestelltes Maschinenbauteil angekoppelt, welches die zu messende Längsbewegung ausführt Dichtlippen 6, die dachförmig an dem Mitnehmer 5 anliegen, verhindern das Eindringen von Schmutz und Spritzwasser in das Innere der Meßeinrichtung.

In einer Nut 7 ist ein Maßstab 8 eingebettet. Dieser Maßstab 8 besteht bei der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung aus einem dünnen, flexiblen Stahlband, welches eine hochpräzise Teilung trägt die im Auflichlverfahren von einer nicht dargestellten Auswerteeinheit abgetastet wird. Diese Auswerteeinheit befindet sich auf dem Abtastwagen 4. Die Nut 7 ist mit Auflageflächen T für den Maßstab 8 versehen. Oberhalb der Auflageflächen T wird der Maßstab 8 von einem hervorstehenden Falz 7" umgriffen. Die Aufiageflächen T und der Falz 7" sind maßlich so genau auf den Maßstab 8 abgestimmt, daß der Maßstab 8 in Meßrichtung zwar verschiebbar ist.

daß er jedoch in den Richtungen quer zur Meßrichtung nur ein vernachlässigbar kleines Spie! in der Nut 7 aufweist

In der Fig.2 ist eine Meßeinrichtung in stark vereinfachter Weise dargestellt. Der Meßwagen 4 ist nicht gezeigt, da er hier nicht zur Verdeutlichung beiträgt. Eine Maßbandhalterurlg 9 ist fest mit dem Maschinenbauteil 3 verbunden, z. B. durch Schrauben

und Stifte. Die Maßbandhalterung 9 weist einen Träger 9' auf, in dessen Bohrung 9" ein Tellerstift 10 befestigt ist, der das Maßband 8 hält. Eine zweite Maßbandhalterung 11 ist ebenfalls durch Schrauben und Stifte auf dem Maschinenbauteil 3 fest angebracht. Diese Maßbandhaiterung 11 beinhaltet eine Korrektureinrichtung, in diesem Falle eine Maßbanddehneinrichtung. In einer Aussparung 11' der Maßbandhalterung 11 ist ein Hebel 12 — um eine Achse 13 in gewissen Grenzen drehbar — gelagert Ein ^Väger 14 ist an einem Ende des Hebels 12 angelenkt. Das Maßband 8 wird von einem Tellerstift 15 gehalten, der in eine Bohrung 14' eingepaßt ist. An seinem anderen Ende weist der Hebel 12 ein Sackloch 16 auf, das eine Druckfeder 17 aufnimmt Die Druckfeder 17 ragt in eine Bohrung 18 hinein, die an der Maßbandhalterung 11 vorhanden ist, und die an der von außen zugänglichen Seite ein Gewinde 18' trägt Eine Einstellschraube 19 ist mit einem Dorn 19' versehen, der die Feder 17 zentriert Durch Eindrehen der Einstellschraube 19 wird der Hebel Ϊ2 über die Feder 17 um die Achse 13 verdreht und das Maßband 8 wird gedehnt Mit Hufe dieser Korrektureinrichtung kann die Meßeinrichtung genau auf den bestehenden Maschinenfehler eingestellt werden. Üblicherweise werden solche Meßsysteme in Serien hergestellt Da die Maschinen, an denen sie eingesetzt werden, auch Fehler aufweisen, fertigt man die Maßstäbe etwas kleiner als das Soll-Maß und eicht sie an der Maschine entsprechend deren Fehlerprotokoll, im allgemeinen mit Hilfe eines Laserinterferometers. Im Laufe der Zeit auftretende Fehler durch Abnutzung der Maschinenführungen können mit Hilfe der gezeigten Anordnung jederzeit am Maßstab 8 kompensiert werden.

Das Hohlprofil 1 ist in dieser Darstellung etwa in Höhe des Maßstabes 8 längsseitig aufgeschnitten. Unterhalb des Maßstabes 8 ist die Nut 7 gezeigt, deren Aufiageflächen T den Maßstab 8 stützen. Oberhalb des Maßstabes 8 liegt der den Maßstab 8 umgreifende Falz 7". Das Hohlprofil 1 wird separat durch nicht dargestellte Befestigungselemente an dem Maschinenbauteil 3 befestigt Mittels elastischer Dichtungen 20 wird das Hohlprofi! 1 gegen die Maßbandhalterungen 9 und 11 abgedichtet

In der F i g. 3 wird schematisch gezeigt, wie Eich die Erfindung bei Meßeinrichtungen mit großer Meülänge einsetzen läßt Längenmäßig günstige Teilstücke la, Xb, Ic des Hohlprofils 1 werden auf einem Maschinenbauteil 3 justiert und fixiert Zwischen den Profilteilstücken la, Xb, Ic ist jeweils eine elastische Dichtung 20 angebracht die zusätzlich zu ihrer Dichtungsfunktion auch noch die temperaturbedingten Längenänderungen der Profilteilstücke la, Xb, Xc ausgleicht Nach der Montage der Profilteilstücke la, Xb, Ie wird da.= Maßband δ in die Nut 7 der Prof.'·eilstücke la, Xb, \c eingezogen und an der maßbandhäitprdng B befestigt Die Maßbandhalterungen 9 und 11 werden ebenfalls an dem Maschinenbauteil 3 in bekannter Weise fixiert Mit Hilfe der in Fig.2 gezeigten Korrektureinrichtung 12 bis IS' wird das Maßband 8 auf den Maschinenfehler geeicht

Der an den Trennsiellen der Profilteilstücke Xa, Xb, Xc auftretende Stoß kann mit einem entsprechend ausgestalteten Abtastwagen ohne Beeinflussung des Meßergebnisses überfahren werden. Das Maßband 8 selbst weist hingegen keine Stoßstelle auf.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Gekapselte Längenmeßeinrichtung, insbesondere für große Meßlängen, zur Messung der Lage zweier relativ zueinander verschiebbarer Maschinenbauteile, bei der einem Maschinenbauteil der Maßstab und dem anderen Maschinenbauteil die Abtasteinheit zugeordnet ist, mit einem in Meßrichtung geringfügig Iängsverschieblich befestigten, flexiblen Maßstab und einem den Maßstab und die Abtasteinheit umschließenden Hohlprofil als Maßstabträgerkörper, sowie mit einer Auswerte- und Ableseeinheit, dadurch gekennzeichnet, daß der Maßstabträgerkörper (1) eine Ausnehmung (7) in Längserstreckung mit den Maßstab (8) abstützenden Ausbildungen (7') und beidseitig in Längserstrekkung übergreifenden Falzen (7") aufweist, daß der flexible Maßstab (8) in dieser Ausnehmung (7) in Längsrichtung verschiebbar gehaltert ist, und an seinen Enden mittels Befestigungselementen (3, 11), die mit dcii Maßstabträgerkörper (1) nicht verbunden sind, an dem bezüglich seiner Relativbewegung zu messenden Maschinenbauteil (3) befestigt ist