DE2911047A1

DE2911047A1 - Laengenmesseinrichtung mit laengsverschieblichem masstab

Info

Publication number: DE2911047A1
Application number: DE19792911047
Authority: DE
Inventors: Siegbert Ing Grad Holstein
Original assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Current assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority date: 1979-03-21
Filing date: 1979-03-21
Publication date: 1980-10-02
Also published as: ATA96980A; AT382238B

Description

Längenmeßeinrichtung mit längsver-
schieblichem Maßstab Die Erfindung betrifft eine Längenmeßeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE-AS 25 18 745 ist bereits eine Längenmeßeinrichtung bekannt, bei der eine lineare Kompensation insbesondere von Maschinenfehlern von Werkzeug- und Meßmaschinen durch Längs tauchen und Längsstrecken des Maßstabs erfolgt.
Der DE-OS 27 24 858 entnimmt man eine Korrektureinrichtung zur nichtlinearen Fehlerkompensation bei einem gekapselten Längenmeßgerät mittels eines Korrekturprofils in Form einer in Meßrichtung verlaufenden Gliederkette, deren Glieder quer zur Meßrichtung einstellbar sind.
Diese Gliederkette wird von einem Übertragungselement abgegriffen, das eine korrigierende Relativbewegung zwischen einer Abtasteinheit und einer Maßstabsverkörperung bewirkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer derartigen Längenmeßeinrichtung eine Korrektureinrichtung anzugeben, die die Kompensation von linearen und nichtlinearen Fehlern erlaubt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß bei einer derartigen Längenmeßeinrichtung durch die angegebene Korrektureinrichtung die möglichen linearen und nichtlinearen Fehler in Form von Maschinenfehlern und Teilungsfehlern des Maßstabes eliminiert werden können, so daß hochpräzise Messungen ermöglicht werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung in zwei Ansichten im Längsschnitt dargestellt.
Ein als Maßstabträgerkörper dienendes starres Hohlprofil 1, das in nicht gezeigter Weise an einem Maschinenteil befestigt ist, weist eine Nut auf, in der ein Maßstab 2 mit einer hochpr.äzisen Teilung zwischen Auflageflächen 3 und Falzen 4 formschlüssig, aber kräftefrei eingebettet ist, so daß der Maßstab 2 in Meßrichtung geringfügig verschiebbar ist.
Das eine Ende des Maßstabs 2 ist in nicht gezeigter Weise mittels einer ersten Maßbandhalterung fixiert, die am Maschinenteil befestigt ist. Eine zweite Maßbandhalterung 5 für das andere Ende des Maßstabs 2 ist mittels Schrauben 6 ebenfalls am besagten Maschinenteil fest angebracht und beinhaltet eine Korrektureinrichtung in Form einer Maßbanddehneinrichtung und einer Maßbands taucheinrichtung.
Zum Dehnen des Maßstabs 2 ist in einer sich in Meßrichtung längserstreckenden, im Querschnitt rechteckigen Aussparung 7 in der Maßbandhalterung 5 mit geringem Spiel in den Querrichtungen ein Spannelement 8 verschiebbar angeordnet, das durch zwei Zugfedern 9 mit einem Befestigungselement 10 fiir den Maßstab 2 verbunden ist. Die Zugfedern 9 sind durch Stifte 11 am Spannelement 8 und durch einen gemeinsamen Stift 12 am Befestigungselement 10 befestigt, das seinerseits mit einer hakenförmigen Verlängerung 13 in eine Aussparung 14 am Ende des Maßstabs 2 eingreift. Das Spannelement 8 besitzt mittig in Meßrichtung eine Gewindebohrung 15 zur Aufnahme einer Spannschraube 16, die durch eine Bohrung 17 in einer Wandung 18 am dem Maßstab 2 abgewandeten Ende der Aussparung 7 durchgeführt ist und mit ihrem Kopf in einer Senkung 19 an einer Anlagefläche 20 der Wandung 18 anliegt.
Zum Zwecke des Maßbandstauchens ist in einer weiteren Aussparung 21 in der Maßbandhalterung 5 ein Hebel 22 um eine Achse 23 drehbar gelagert. An seinem einen Ende weist der Hebel 22 eine Vertiefung 24 zur Aufnahme einer Kugel 25 auf, die ihrerseits in eine korrespondierende Vertiefung 26 im Befestigungselement 10 für den Maßstab 2 eingreift. Das Befestigungselement 10 weist weiterhin eine Einkerbung 27 auf, in der das Ende des Maßstabs 2 beim Stauchvorgang zur Anlage gelangt. Am anderen Ende ist der Hebel 22 durch einen Einschnitt 28 gabelförmig ausgebildet, in den eine Mutter 29 mit einem entsprechend ausgebildeten Teil 30 zur Drehsicherung eingreift. Diese Mutter 29 wirkt mit einer Spannschraube 31 zusammen und stützt sich mit einseitig zylinderförmig ausgebildeten Ansätzen 32 an Anlageflächen 33 des gabelförmigen Endes des Hebels 22 ab, so daß eine gewisse Winkelbeweglichkeit zwischen der Mutter 29 und dem Hebel 22 gegeben ist.
Die Spannschraube 31 ist mit einer Druckfeder 34 beaufschlagt, die sich am Kopf der Spannschraube 31 und an einer Anlagefläche 35 in der Aussparung 21 abstützt. Das Hohlprofil 1 ist gegen die Maßbandhalterung 5 durch eine elastische Dichtung 49 abgedichtet.
Durch Eindrehen der Spannschraube 16 der Maßstabdelmeinrichtung kann der Maßstab 2 zur Fehlerkorrektur gedehnt werden. Die hakenförmige Verlängerung 13 des Befestigungselements 10 in der Aussparung 14 des Maßstabs 2 ist dabei mit dem Maßstab 2 in Wirkverbindung. Dazu wird die Spannschraube 31 der Maßstabstaucheinrichtung soweit herausgedreht, daß das Befestigungselement 10 bei dieser Dehnbewegung nicht durch den Hebe122 behindert wird; das Ende des Maßstabs 2 steht dabei mit der Einkerbung 27 des Befestigungselements 10 nicht in Kontakt. Beim Stauchvorgang wird die Spannschraube 16 der Maßstabdehneinrichtung soweit herausgedreht, daß die Wirkverbindung zwischen der hakenförmigen Verlängerung 13 und dem Maßstab 2 aufgehoben wird, so daß durch Eindrehen der Spannschraube 31 der Maßstab 2 zur Fehlerkorrektur gestaucht werden kann.
Zusätzlich zu den oben beschriebenen linearen Korrektureinrichtungen weist die Längenmeßeinrichtung noch eine nichtlineare Korrektureinrichtung auf, die ein Korrekturprofil in Form einer in Meßrichtung verlaufenden Gliederkette 36 aufweist, deren Glieder 37 quer zur Meßrichtung einstellbar sind. Die Glieder 37 sind jeweils mittels eines Bolzens 38 und eines Langlochs 39 zum Längenausgleich gelenkig miteinander verbunden. In der Nähe jedes Gelenks ist ein im Hohlprofil 1 drehbar gelagerter Exzenter 40 angeordnet, der mittels eines auf seiner Peripherie angeordneten Bolzen 41 drehbar mit einem Glied 37 verbunden ist.
Zur Abtastung der Teilung des Maßstabs 2 ist in bekannter Weise eine Abtasteinheit 42 vorgesehen, die mittels Rollen 43, 44 auf Führungsflächen 45, 46 des Hohlprofils 1 geführt ist. Ein Montagefuß 47 ist mit einem nicht gezeigten zweiten Maschinenteil verbunden, das gegenüber dem ersten Maschinenteil eine Relativbewegung ausführt.
Der Montagefuß 47 ragt iiber eine schwertförmige Verjiingung 48 durch Dichtlippen in Nuten 50 des Hohlprofils 1 in das im übrigen vollkommen geschlossene Ilohlprofil 1 hinein und ist mit einem Mitnehmer 51, verbunden, der die Relativbewegung des zweiten Maschinenteils auf die Abtasteinheit 42 überträgt. In der Abtasteinheit 42 ist um eine Achse 52 ein Winkelhebel 53 drehbar gelagert, der an seinem langen, freien Ende eine Rolle 54 aufweist, die bei Verschiebung der Abtasteinheit 42 dem Linienzug der Gliederkette 36 folgt und den Winkelhebel 53 um die Achse 52 verschwenkt.
Die Schwenkbewegung des Winkelhebels 53 entspricht dem zu korrigierenden Fehlerverlauf der Einrichtung. Die Korrektur wird durch einen kurzen zweiten Arm des Winkelhebels 53 vorgenommen, der als Exzenter 55 ausgebildet ist und am Mitnehmer 51 mittels einer Zugfeder 56 anliegt, die an der Abtasteinheit 42 befestigt ist; die Schwenkbewegung des Winkelhebels 53 wird somit in eine Relativbewegung zwischen der Abtasteinheit 42 und dem Mitnehmer 51 umgesetzt. Das Anliegen der Rolle 54 des Winkelhebels 53 an der Gliederkette 36 wird durch eine weitere Feder 57 bewirkt, die ebenfalls an der Abtasteinheit 42 befestigt ist.
Mittels der durch die Exzenter 40 von außen einstellbaren Gliederkette 36 können somit nichtlineare Teilungsfehler des Maßstabs 2 als auch nichtlineare Maschinenfehler in Form von Führungsfehlern korrigiert werden. Die linearen Teilungsfehler des Maßstabes 2 und die linearen Maschinenfehler können durch die angegebene Maßstabdehneinrichtung und Maßstabstaucheinrichtung eliminiert werden, so daß die Längenmeßeinrichtung hochpräzise Messungen erlaubt. Bei langen Maßstäben 2 können auch an beiden Enden je eine Maßstabdehneinrichtung und/oder eine Maßstabstaucheinrichtung vorgesehen werden.
Die Erfindung ist mit Erfolg sowohl bei lichtelektrischen digitalen Längenmeßeinrichtungen als auch bei optischen, induktiven, kapazitiven und magnetischen Meßgeräten einsetzbar.

Claims

Anspriiche ========= / l.))Längenmeßeinrichtung zur Lagebestimmung zweier Objekte, mit einem Maßstabs einem Maßstabträgerkörper, einer Abtasteinheit sowie mit einer Auswerte- und Anzeigeeinheit, wobei der Maßstabträgerkörper den in Meßrichtung geringfügig verschiebbaren Maßstab formschlüssig, aber kräftefrei umschließt, nach Patent ... (Patentanmeldung P 27 12 421.6), dadurch gekennzeichnet, daß a.) eine lineare Korrektureinrichtung und b.) eine nichtlineare Korrektureinrichtung vorgesehen sind.
2.) Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lineare Korrektureinrichtung aus einer Maßstabdehneinrichtung und/oder aus einer Maßstabstaucheinrichtung besteht.
3.) Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Maßstabdehneinrichtung ein Spannelement (8) aufweist, das in Meßrichtung über mindestens eine Zugfeder (9) mit einem Befestigungselement (10) für den Maßstab (2) verbunden ist.
4.) Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Maßstabstaucheinrichtung einen drehbar gelagerten Hebel (22) aufweist, der an einem Ende mit dem flefestigungselement (io) für den Maßstab (2) und am anderen Ende mit einer federbelasteten Spannschraube (31) in Wirkverbindung steht.
5.) Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtlineare Korrektureinrichtung ein Korrekturprofil in Form einer in Meßrichtung verlaufenden Gliederkette (36) aufweist, deren Glieder (37) quer zur Meßrichtung einstellbar sind, und daß die Gliederkette (36) von einem Übertragungselement abgegriffen wird, das eine korrigierende Relativbewegung zwischen einer Abtasteinheit (42) und dem Maßstab (2) bewirkt.
6.) Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungselement von einem in der Abtasteinheit (42) schwenkbar gelagerten Winkelhebel (53) gebildet wird, der an seinem einen freien Ende eine an der Gliederkette (36) anliegende Rolle (54) und an seinem anderen freien Ende einen am Mitnehmer (51) anliegenden Exzenter (55) aufweist.