DE2712422C2

DE2712422C2 - Längenmeßeinrichtung

Info

Publication number: DE2712422C2
Application number: DE2712422A
Authority: DE
Inventors: Alfons Dipl.-Ing. 8225 Traunreut Ernst
Original assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Current assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority date: 1977-03-22
Filing date: 1977-03-22
Publication date: 1978-11-09
Also published as: AT377084B; FR2385077A1; JPS53140057A; JPS5829842B2; FR2385077B1; GB1591481A; US4169316A; DE2712422B1; CH625337A5; ATA71278A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Längenmeßeinrichtung, insbesondere auf eine gekapselte digitale Längenmeßeinrichtung, mit einem Maßstab und einer Abtastbaueinheit, die vorzugsweise am Maßstab und einem Gehäuse geführt ist und federnd gegen die Führungsflächen gedrückt wird.

Derartige Meßeinrichtungen werden vor allem zur Messung von Relativbewegungen von beweglichen Maschinenteilen benutzt.

Beim Betrieb von Werkzeug- oder Meßmaschinen entstehen oft Schwingungen und Stöße, die die Messung beeinflussen. Die Beseitigung oder zumindest die Verringerung der Auswirkungen von Schwingungen und Stoßen auf ein optisches Gerät ist die Aufgabe, die der Einrichtung nach der DE-OS 19 00 475 zugrunde liegt

Dort wird eine Anordnung beschrieben, die zur Stabilisierung der Visierlinie eines von einem Beobachter gehaltenen Feldstechers dient. Um den Feldstecher um seine Nickachse herum in Ruhe zu halten, bedient man sich eines Gegengewichtes und einer federnden so Nachführung mit vorzugsweise aperiodischer Dämpfung. Gegengewichte und Dämpfungsglieder sind auch allgemein Stand der Technik zur Minderung der Auswirkungen von Schwingungen und Stoßen.

Bei der vorliegenden Erfindung ist jedoch zu beachten, daß für Längenmeßeinrichtungen einer hohen Genauigkeitsklasse und großer Abmessungen eine Übertragung bekannter derartiger Problemlösungen nicht zu dem geforderten Ergebnis führen kann.

Mit qualitativ hochwertigen Meßeinrichtungen lassen sich Genauigkeiten von einigen Mikrometern erzielen. Wegen des oftmals rauhen Betriebes an Werkzeugmaschinen erfordern solche Meßeinrichtungen besonderen Schutz vor mechanischen äußeren Einflüssen und besonderen konstruktiven Aufwand hinsichtlich der « Führung der beweglichen Bauteile. Die Abtastbaueinheit ist im allgemeinen über Rollen im Hohlprofil geführt und mittels einer kräftigen Feder vorgespannt.

Dadurch wird das Abheben der Abtastbaueinheit bei Schwingungen und Stoßen verhindert Bei manchen Meßeinrichtungen wird die Abtastbaueinheit aus Gründen der Genauigkeit zumindest in einer Führungsebene direkt am Maßstab geführt Auf diesen Maßstab dürfen jedoch keine großen Andruckkräfte wirken. Zudem dürfen keine großen Vorspannkräfte auf den Maßstab einwirken, um die Reibung zwischen Maßstab und Abtastbaueinheit genügend klein zu halten. Dadurch besteht die Gefahr, daß die Abtastbaueinheit bei Beschleunigungsspitzen vom Maßstab abhebt und dadurch Meßfehler entstehen.

Mit dem Abheben der Abtastbaueinheit bei Schwingungen und Stoßen und dem Wiederauftreffen auf den Maßstab entsteht auch die Gefahr von mechanischen Beschädigungen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Längenmeßeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Auswirkungen von Schwingungen und Stoßen auf den Maßstab und die Abtastbaueinheit weitestgehend verhindert werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird erreicht, daß auch bei hohen Beschleunigungen (Stoßen) die Abtastbaueinheit mit der Führungsfläche am Maßstab in Kontakt bleibt und keine Meßfehler auftreten.

Die Sicherheit gegen schädliche Stoßbelastungen und Beschädigungen der Glühlampe aufgrund von Stoßen, Schwingungen und Beschleunigungsspitzen kann noch durch federnde Anordnung von Lampe und Kondensor auf der Abtastbaueinheit vergrößert werden.

Besondere Vorteile ergeben sich, wenn die Halterung für Lampe und Kondensor eine nicht zu kleine Masse aufweist und die Feder aus einem Elastomer mit hoher innerer Dämpfung gebildet wird.

An einem Ausführungsbeispiel soll anhand der Zeichnung die Erfindung noch näher erläutert werden. Es zeigt

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

F i g. 2 einen Längsschnitt durch eine Längenmeßeinrichtung in vereinfachter Darstellung.

An einem nur angedeuteten Maschinenbauteil 1 ist ein Hohlprofil 2 mit Schrauben 3 befestigt. Innerhalb des Hohlprofils 2 ist ein Maßstab 4 angebracht. Eine Abtastbaueinheit 5 mit der Masse M stützt sich im Inneren des Hohlprofils 2 an Führungsflächen 2' und 2" sowie am Maßstab 4 ab. Mit einer kräftigen Feder 6 wird ein ausreichender Andruck der Abtastbaueinheit 5 über eine Rolle 5' an die Führungsfläche 2' erzielt. Eine Kupplung 7 verbindet die Abtastbaueinheit 5 mit einem Mitnehmer 7', der in nicht dargestellter Weise an einem weiteren, ebenfalls nicht dargestellten Maschinenbauteil befestigt ist, welches zu dem Maschinenbauteil 1 die zu messende Relativbewegung ausführt Durch Dichtlippen 8, die den schwertförmig ausgebildeten Mitnehmer T umschließen, wird der Innenraum des Hohlprofils 2 nach außen abgedichtet.

In der Fig.2 ist die gleiche Meßeinrichtung längsseitig aufgeschnitten. Die Abtastbaueinheit 5 stützt sich über Gleitflächen 5" am Maßstab 4 ab. Die Andruckkraft für die Abtastbaueinheit 5 an den Maßstab 4 liefert eine Feder 9, die einen an der Abtastbaueinheit 5 angelenkten Andruckhebel 10 über eine Rolle 11 gegen die Führungsfläche 2" drückt. Um eine große Sicherheit gegen Abheben und Meßfehler

bei Schwingungen und Stoßen zu erzielen, müßte die Abtastbaueinheit 5 mit möglichst großer Kraft an den tlaßstab 4 gepreßt werden. Da jedoch der Maßstab 4 ein hochpräzises Meßnormal darstellt, dürfen keine großen Kräfte auf ihn einwirken; auch darf die Reibung zwischen Maßstab 4 und Abtastbaueinheit 5 nicht groß sein. Der Andruckhebel 10 weist an seinem freien Ende eine Ausgleichsmasse 12 mit der Masse m auf, wobei die Längen der Hebelarme a und b des Andruckhebels 10 so bemessen sind, daß die Gleichung a ■ M = b - m erfüllt ist.
Wirkt eine Beschleunigung X₂ auf die Abtastbauein-

heit 5, so entsteht ein rechtsdrehendes Moment X₂ ■ a ■ M. Da die gleiche Beschleunigung Xt jedoch auch auf die Ausgleichsmasse 12 wirkt, enlsteht hier ein linksdrehendes Moment Xz ■ b ■ m, welches dem rechtsdrehenden Moment Xi ■ a ■ Mentgegenwirkt

Zur Erhöhung der Unempfindlichkeit der Meßeinrichtung kann zusätzlich die Beleuchtungseinheit 13, bestehend aus Lampe 14 und Kondensor 15, federnd auf der Abtastbaueinheit 5 angeordnet sein, wobei es günstig ist die Masse der Beleuchtungseinbeit 13 nicht zu klein zu halten und als Feder 16 ein Elastomer mit hoher innerer Dämpfung zu verwenden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Längenmeßeinrichtung, insbesondere gekapselte digitale Längenmeßeinrichtung, mit einem Maßstab und einer Abtastbaueinheit, die vorzugsweise am Maßstab und einem Gehäuse geführt ist und federnd gegen die Führungsflächen gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß an der Abtastbaueinheit (5) ein federbelasteter Andruckhebei (10) angelenkt ist, der an seinem freien Ende eine Ausgleichsmasse (12) trägt, wobei die Längen der Hebelarme a und b des Andruckhebels (10) so bemessen sind, daß die Gleichung a · M = b ■ m erfüllt ist (M = Masse der Abtastbaueinheit 5 und is m = Masse der Ausgleichsmasse 12).

2. Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurqh gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinheit (13), bestehend aus Lampe (14) und Kondensator (15), federnd und gedämpft auf der Abtastbauein- M heit (5) angeordnet ist

3. Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Feder (16) ein Elastomer mit hoher innerer Dämpfung verwendet wird.