DE3917717C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Meßeinrichtung dient zur Messung der relativen Lage und/oder der Relativverschiebung zweier längs einer geraden Linie relativ zueinander bewegbarer Bauteile wie beispielsweise zweier Maschinenteile einer Werkzeugmaschine.

In der am 18. August 1987 eingereichten US-Patentanmeldung Serial No. 0 86 537 der Anmelderin wird eine Befestigungsanordnung für eine Meßeinrichtung beschrieben, die einen mit im wesentlichen zylindrischen Endstücken versehenen langgestreckten Teilungsträger aufweist. Die Endstücke sind sehr genau in einer Linie mit dem Teilungsträger ausgerichtet. Die Befestigungsanordnung umfaßt einen starr an einer Oberfläche eines der zu messenden Bauteile zu befestigenden Montageblock, auf dem die Endstücke montiert werden. Zwischen den Endstücken und dem Montageblock sind Vorsprünge vorgesehen, die eine Schwenkbewegung der Endstücke mit dem Teilungsträger in bezug auf den Montageblock während der Montage gestatten, so daß eine Feineinstellung zur Erzielung einer genauen Parallelität zwischen der Achse des Teilungsträgers und der Richtung der Relativbewegung der Bauteile ermöglicht wird (vgl. auch DE-OS 37 27 857).

Bei der bekannten Anordnung ist weiterhin ein Skalenkanal vorgesehen, der einen Hohlraum zur Aufnahme des Teilungsträgers bildet. Der Skalenkanal dient zum Schutz des Teilungsträgers gegen von außen eindringenden Staub sowie zur magnetischen Abschirmung des Teilungsträgers, falls es sich um eine magnetische Meßeinrichtung mit einem magnetischen Teilungsträger handelt.

Bei dieser herkömmlichen Konstruktion ist bei der Herstellung des Skalenkanals keine hohe Genauigkeit erforderlich, da der Teilungsträger selbst mit hoher Genauigkeit parallel zur Bewegungsrichtung der Meßobjekte ausgerichtet werden kann.

In der Praxis ist die Anordnung aus Skalenkanal und Teilungsträger vormontiert, wobei der Teilungsträger durch den Skalenkanal staubdicht abgedeckt wird. Aus diesem Grund besteht bei der Anbringung der Meßeinrichtung an dem zu vermessenden Bauteil keine Möglichkeit, die genaue Lage des Teilungsträgers direkt optisch oder mechanisch zu erfassen, um die Parallelein­ stellung vorzunehmen. Es kann daran gedacht werden, an der Außenfläche des Skalenkanals Ausrichtmarken anzubringen, durch die eine Bezugsfläche definiert wird, bei der genaue Parallelität zu dem Teilungsträger gewährleistet ist.

Ein Problem besteht jedoch darin, daß solche Ausrichtmarken nicht mit aus­ reichender Genauigkeit hergestellt werden können.

In GB 20 86 036 wird eine auf dem Moir´-Effekt beruhende Meßeinrichtung beschrieben, bei der der Teilungsträger mit Hilfe von Klammern derart an einem Maschinenteil montiert ist, daß er in der Ebene der Oberfläche des Maschinenteils quer zur Richtung der Relativbewegung der Maschinenteile verstellbar ist. Da ist das Moir´-Muster bildenden Linien schräg zur Bewegungsrichtung angestellt sind, wird auf diese Weise eine feinfühlige Korrektur des Meßsignals bei Positionsabweichungen des Teilungsträgers in Richtung der Relativbewegung ermöglicht. Für die Ausrichtung des Meßkopfes relativ zum Teilungsträger bei Meßeinrichtungen, die nicht auf dem Moir´-Prinzip beruhen, ist diese Lösung jedoch nicht anwendbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßeinrichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die sich einfach herstellen läßt und die dennoch bei der Montage eine genaue Ausrichtung in bezug auf die Bewegungs­ richtung der zu vermessenden Bauteile gestattet.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist in Patentanspruch 1 angegeben.

Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung, durch die eine einfache und genaue Herstellung einer Bezugsfläche an dem Skalenkanal und eine einfache Justierung eines zur Befestigung eines längs des Teilungsträgers beweglichen Meßkopfes an einem der zu vermessenden Bauteile dienenden Verbindungsstücke unter Zuhilfe­ nahme der Bezugsfläche ermöglicht werden.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Meßeinrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 eine Explosionsdarstellung der Meßeinrichtung;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Federelements in der Meßeinrichtung;

Fig. 5 eine Frontansicht einer Werkzeugmaschine, mit der bei der Anbringung von Ausrichtmarken Bearbeitungsvorgänge zur Einstellung der Höhe der Ausrichtmarken ausgeführt werden;

Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie VI-VI in Fig. 5;

Fig. 7 einen vergrößerten Schnitt zur Veranschaulichung der Anordnung eines Meßkopfträgers;

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht der Meßeinrichtung zur Veranschaulichung der Anordnung der Meßeinrichtung an einem der zu vermessenden Objekte;

Fig. 9 und 10 Schnitte zur Veranschaulichung der Positionierung einer Halterung für den Meßkopfträger;

Fig. 11 ein Flußdiagramm eines Verfahrens zur Montage der Meßeinrichtung;

Fig. 12 eine perspektivische Ansicht der Meßeinrichtung mit einem Halter für den Meßkopfträger; und

Fig. 13 einen Schnitt längs der Linie XIII-XIII in Fig. 12.

Gemäß Fig. 1 bis 3 umfaßt eine Meßeinrichtung einen Teilungsträger 10, einen Skalenkanal 20 und einen Ablesekopf oder Meßkopf 30. Im gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Teilungsträger 10 um einen magnetischen Teilungsträger. Obgleich die Erfindung in der vorliegenden Beschreibung am Beispiel einer magnetischen Meßeinrichtung mit einem Teilungsträger in der Form eines zylindrischen Stabes erläutert wird, der nachfolgend als "Skalenstab" bezeichnet werden soll, ist die Erfindung auch in Verbindung mit anderen Ausführungsformen magnetischer oder nichtmagnetischer Teilungsträger, beispielsweise Glas-Teilungsträger anwendbar.

Da im gezeigten Ausführungsbeispiel ein magnetischer Skalenstab als Teilungsträger 10 vorgesehen ist, handelt es sich bei dem Meßkopf 30 um einen magnetischen Meßkopf. Je nach Art des verwendeten Teilungsträgers ist die Erfindung jedoch auch in Verbindung mit anderen Meßköpfen anwendbar.

Der Skalenkanal 20 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als hohler Kasten mit quadratischem oder rechteckigem Querschnitt ausgebildet und mit einem axial verlaufenden Schlitz 26 versehen, durch den sich ein mit dem Meßkopf 30 verbundener Meßkopf-Träger 32 erstreckt. Der Skalenkanal 20 dient zum Schutz des Skalenstabes 10 gegen von außen eindringenden Staub und zugleich als magnetische Abschirmung zum Schutz des Skalenstabes 10 und des Meßkopfes gegen externes magnetisches Rauschen. Zu diesem Zweck weist der Skalenkanal 20 einen inneren magnetisch leitfähigen Kanal 22 auf, der nachfolgend als "innerer Kanal" bezeichnet werden soll. Weiterhin ist der Skalenkanal 20 außen mit einer Zierverkleidung 24 versehen, die nachfolgend als "äußerer Kanal" bezeichnet werden soll. Der äußere Kanal 24 ist mit Endkappen 28 versehen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der innere Kanal 22 durch Preßformen oder Gießen aus einem magnetisch leitfähigen Material, wie beispielsweise Stahl, hergestellt. Der äußere Kanal 24 besteht dagegen aus einem leichten Material, beispielsweise aus Aluminium und ist durch Ziehen oder in einem Extrusionsverfahren hergestellt.

Zylindrische Endstücke 12 und 14 sind fest an beiden Enden des Skalenstabes 10 angebracht. Wie aus Fig. 1 und 3 hervorgeht, ist das Endstück 12 mit einem in Umfangsrichtung verlaufenden, im wesentlichen sphärischen Wulst 16 versehen. Das Endstück 14 weist dagegen eine glatte Umfangsfläche auf. Beide Endstücke 12 und 14 sind in montiertem Zustand sorgfältig mit dem Skalenstab 10 ausgerichtet. Ein Verfahren zur Anbringung der Endstücke 12 und 14 an den beiden Enden des Skalenstabes 10 ist in der eingangs erwähnten US-Patentanmeldung Serial No. 0 86 537 beschrieben. Dieses Verfahren wird zweckmäßigerweise bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Meßeinrichtung angewandt, um eine exakte koaxiale Ausrichtung der Endstücke 12 und 14 in bezug auf die Längsachse des Skalenstabes 10 zu gewährleisten. Die Gestaltung der Endstücke kann jedoch von der in diesem Ausführungsbeispiel beschriebenen Gestaltung abweichen. Die Endstücke 12 und 14 sind an einem von zwei Objekten oder Bauteilen montiert, deren relative Position oder relative Verschiebung gemessen werden soll. In der vorliegenden Beschreibung wird davon ausgegangen, daß die Meßeinrichtung an einer Werkzeugmaschine installiert ist, die einen beweglichen Tisch 40 und einen Werkzeugschlitten 42 aufweist. Die Meßeinrichtung kann jedoch auch an beliebigen anderen Vorrichtungen installiert sein, bei denen Positionen oder Verschiebungen längs der geraden Linie mit hoher Genauigkeit gemessen werden müssen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Skalenstab 10 an dem beweglichen Tisch der Werkzeugmaschine montiert, und eine Halterung 34, die über den Träger 32 mit dem Meßkopf 30 verbunden ist, ist an dem Werkzeugschlitten montiert. Wahlweise ist jedoch auch eine umgekehrte Anordnung denkbar.

Zur Montage und sicheren Befestigung der Endstücke 12 und 14 des Skalenstabes 10 an dem beweglichen Tisch sind Montageblöcke 50 und 52 vorgesehen. Der Montageblock 50 bildet eine Platte mit einer axial verlaufenden Nut 50a zur Aufnahme des Endstückes 12. Am Boden der Nut 50a sind nicht gezeigte Vorsprünge ausgebildet, die dem sphärischen Wulst 16 gegenüberliegen. In einem praktischen Ausführungsbeispiel sind die Vorsprünge in Form eines Dreiecks angeordnet, so daß drei Berührungspunkte mit dem Wulst 16 definiert werden. Eine Schelle 54 ist an der Stelle, an der sich der Wulst 16 befindet, am äußeren Umfang des Endstückes 12 angebracht und so geformt, daß das Endstück 12 mit seinem Wulst 16 in Dreipunkt-Berührung mit den Vorsprüngen des Montageblocks 50 gehalten wird.

Der Montageblock 52 ist ebenfalls mit einer axial verlaufenden Nut 52a zur Aufnahme des Endstückes 14 versehen. Die Nut 52a weist einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf und ist mit nicht gezeigten Vorsprüngen versehen, die vom Boden vorstehen. In der Praxis ist der Montageblock 52 mit zwei in Querrichtung angeordneten Vorsprüngen versehen, die an zwei in Querrichtung versetzten Punkten mit dem Umfang des Endstücks in Berührung stehen. Das Endstück 14 ist mit Hilfe einer Schelle 56 fest in dem Montageblock 52 gehalten. Gemäß Fig. 1 und 5 weist die Schelle 56 einen Vorsprung 56a auf, der in Richtung auf die gegenüberliegende Oberfläche des Endstückes 14 vorragt. Der Vorsprung 56a bildet zusammen mit den Vorsprüngen an dem Montageblock 52 eine Dreipunkt-Abstützung für das Endstück. Die Anordnung, durch die Dreipunkt-Berührungen zwischen dem Endstück und dem Montageblock gebildet werden, ist ebenfalls in der US-Patentanmeldung Serial No. 0 86 537 beschrieben.

Zwischen den inneren und äußeren Kanälen 22 und 24 sind Blattfedern 60 angeordnet. Gemäß Fig. 4 ist jede der Blattfedern 60 derart gebogen, daß sie eine im wesentlichen L-förmige Gestalt aufweist. Die so gebogene Blattfeder 60 weist einen vertikalen Schenkel 62 und einen horizontalen Schenkel 64 auf. Die beiden Endabschnitte 66 der Blattfeder sind abwärts gebogen und bilden nachgiebige Kontaktzungen. Der Winkel R₁ zwischen den Mittelbereichen des im wesentlichen vertikal verlaufenden Schenkels 62 und des im wesentlichen horizontal verlaufenden Schenkels beträgt etwa 135°. An den Enden der Blattfeder beträgt der zwischen dem vertikalen Schenkel 62 und dem horizontalen Schenkel 64 gebildete Winkel R₂ etwa 90°. Längs der Innenecke 68 zwischen dem vertikalen Schenkel 62 und dem horizontalen Schenkel 64 ist ein doppelseitiges Klebeband 69 angebracht.

Wie in Fig. 2 und 3 zu erkennen ist, sind die Blattfedern 60 an einer der oberen Kanten (der oberen linken Kante in Fig. 2) des inneren Kanals 22 angelegt. Mit Hilfe des doppelseitigen Klebebandes 69 ist die Blattfeder 60 in der in Fig. 2 gezeigten Weise an der Kante des inneren Kanals festgelegt. Das untere Ende des vertikalen Schenkels 62 steht elastisch mit dem senkrechten Wandabschnitt des äußeren Kanals 24 in Berührung, so daß dieser elastisch vorgespannt wird. Außerdem stehen die abgewinkelten Endabschnitte 66 der Blattfeder mit der Innenfläche des oberen Wandabschnitts in Berührung, so daß der äußere Kanal zusätzlich nach oben vorgespannt wird. Der äußere Kanal 24 wird somit nach oben links in Fig. 2 vorgespannt, so daß er fest an der vorderen Wand des inneren Kanals anliegt. Im Ergebnis kann so das Spiel zwischen den inneren und äußeren Kanälen 22 und 24 beseitigt werden, indem die vormontierte Skalenstab-Baugruppe zur Mitte des äußeren Skalenkanals versetzt angeordnet wird. Durch die Wirkung der Blattfedern 60 wird die Position des äußeren Kanals 24 in bezug auf den inneren Kanal 22 festgelegt.

Nach dem Zusammenbau der inneren und äußeren Kanäle 24 werden die Blattfedern 60 auf dem äußeren Umfang des inneren Kanals 22 angebracht. In diesem Zustand ist eine feste Anlage der Blattfedern 60 an dem inneren Kanal 22 möglich, da der Innenwinkel R₂ an beiden axialen Enden der Blattfedern 90° beträgt. Nach dem Aufsetzen der Blattfedern 60 wird der äußere Kanal auf dem inneren Kanal angeordnet, wobei sich die Blattfedern 60 in der in Fig. 2 gezeigten Weise elastisch an den äußeren Kanal anlegen.

Der äußere Kanal 24 ist mit nach außen weisenden geprägten oder gepreßten Vorsprüngen 24a und 24b versehen. Zwei dieser Vorsprünge 24a sind an der vertikal verlaufenden vorderen Wand des äußeren Kanals angeordnet, und zwei weitere dieser Vorsprünge 24b befinden sich auf der waagerechten oberen Wand des Skalenkanals. Die Vorsprünge 24a haben ebene Stirnflächen 25a, die in einer gemeinsamen vertikalen Ebene liegen. Diese vertikale Ebene verläuft exakt parallel zur Achse des Skalenstabes 10. In ähnlicher Weise liegen die ebenen Stirnflächen 25b der Vorsprünge 24b in einer gemeinsamen horizontalen Ebene, die parallel zur Achse des Skalenstabes 10 verläuft. Diese vertikalen und horizontalen Ebenen dienen als Bezugsebenen für die Montage des Skalenstabes 10 mit dem Skalenkanal 20 an dem beweglichen Tisch 40 der Werkzeugmaschine.

Zur Einstellung der Höhe der Stirnflächen 25a der Vorsprünge 24a über der Grundläche werden die Vorsprünge ursprünglich tiefer ausgeprägt, so daß ihre Stirnfläche eine größere Höhe als im Endzustand aufweist. Anschließend wird die Höhe der Stirnflächen 25a durch maschinelle Bearbeitung der Vorsprünge eingestellt, so daß die Stirnflächen beider Vorsprünge in der vertikalen Bezugsebene ausgerichtet sind. In ähnlicher Weise werden die Höhen der Stirnflächen 25b der Vorsprünge 24b eingestellt, indem die Vorsprünge zunächst mit größerer Höhe ausgebildet und anschließend durch maschinelle Bearbeitung derart reduziert werden, daß die Stirnflächen 25b in der waagerechten Bezugsebene ausgerichtet sind. Somit können die Vorsprünge 24a und 24b als Ausrichtmarken verwendet werden, mit denen sich der Skalenstab 10 und der Skalenkanal exakt parallel zu der Bewegungsrichtung des beweglichen Tisches relativ zu dem Werkzeugschlitten 42 der Werkzeugmaschine positionieren und montieren lassen. Ein zweckmäßiges Verfahren zur Bearbeitung der Vorsprünge zur Nivellierung der Stirnflächen 25a und 25b relativ zu den Bezugsebenen soll nachfolgend anhand der Fig. 5 und 6 erläutert werden. Für die maschinelle Bearbeitung kann eine Werkzeugmaschine verwendet werden, wie in Fig. 5 und 6 gezeigt ist. Die Werkzeugmaschine hat ein Bett 70 mit einer als Bezugsebene dienenden Oberfläche 70a. Zwei Halteklauen 72a und 72b dienen zur Befestigung der Endstücke 12 und 14 unter Einhaltung genauer Parallelität zwischen der Achse des Skalenstabes 10 und der Bezugsfläche 70a des Bettes 70. Die Halteklauen 72a und 72b haben Vorsprünge 74a und 74b, die den an den Montageblöcken 50 und 52 ausgebildeten Vorsprüngen entsprechen. Die Werkzeugmaschine weist einen Tisch 76 auf, der mit Hilfe einer Kugelmutter 78 in x-Richtung antreibbar ist. Der Tisch 76 trägt einen in Richtung der y-Achse orientierten Werkzeugkopf 80 und einen in Richtung der z-Achse orientierten Werkzeugkopf 82. Die Werkzeugköpfe 80 und 82 sind über einen Träger 77 und Tragarme 77a und 77b an dem Tisch 76 befestigt. Der in Richtung der y-Achse orientierte Werkzeugkopf 80 weist einen Fingerfräser 84 auf, der in y-Richtung bewegbar ist. Entsprechend weist der Werkzeugkopf 82 einen in Richtung der z- Achse bewegbaren Fingerfräser 86 auf. Die Höhe des Fingerfräsers 86 ist so eingestellt, daß er sich in einer etwas niedrigeren Position befindet als die unbearbeiteten freien Enden der Vorsprünge 24b. In dieser Position wird der Fingerfräser 86 mit hoher Geschwindigkeit angetrieben und in Richtung der x-Achse bewegt. In ähnlicher Weise ist der Fingerfräser 82 des Werkzeugkopfes 84 so eingestellt, daß er näher an der Hauptfläche des äußeren Kanals 24 liegt als die unbearbeiteten freien Enden der Vorsprünge 24a. In dieser Stellung wird der Fingerfräser 84 mit hoher Geschwindigkeit angetrieben und mit dem beweglichen Tisch 76 in Richtung der x-Achse bewegt. Da der Tisch 76 und mit diesem die Fingerfräser 84 und 86 exakt parallel zu der Bezugsfläche 70a bewegt werden, werden die Vorsprünge 24a und 24b derart plangefräst, daß ihre beim Fräsen entstehenden Stirnflächen 25a und 25b in einer Ebene liegen, die parallel zu der Achse des Skalenstabes 10 verläuft.

Der Skalenstab 10 und der aus den inneren und äußeren Kanälen 22 und 24 gebildete Skalenkanal 20 werden als eine Einheit auf dem beweglichen Tisch installiert. Die Parallelität der Achse des Skalenstabes 10 wird mit Hilfe eines Meßwerkzeugs, beispielsweise einer Meßuhr, justiert, so daß die vertikalen und horizontalen Bezugsebenen, die durch die jeweiligen Stirnflächen 25a und 25b der Vorsprünge 24a und 24b verlaufen, parallel zur Bewegungsrichtung des beweglichen Tisches 40 der Werkzeugmaschine orientiert sind. Die Feinjustierung, die durch die Dreipunkt-Abstützung der Endstücke 12 und 14 in den Montageblöcken 50 und 52 ermöglicht wird, ist bereits in der US-Patentanmeldung Serial No. 0 86 537 beschrieben worden.

Der Meßkopf 30 ist einstückig mit dem Träger 32 ausgebildet, der sich durch den Schlitz 22 des Skalenkanals erstreckt. Zum Schutz des Innenraumes des Skalenkanals 20 sind an den beiden unteren Rändern des äußeren Kanals 24 zwei Dichtlippen 28a und 28b angeordnet. Die Dichtlippen 28a und 28b bestehen aus elastischem Material und weisen freie Enden 29a und 29b auf, die normalerweise miteinander in Berührung stehen und durch den Träger 32 elastischen verformt werden können, so daß der Meßkopf 30 und der Träger 32 längs der Achse des Skalenstabes 10 bewegbar sind.

Der Träger 32 ist mit dem Werkzeugschlitten 42 der Werkzeugmaschine über die Halterung 34 verbunden. Wie ein Vergleich der Fig. 1 und 2 zeigt, kann die Halterung 34 je nach Art der Befestigung der Meßeinrichtung aus einer mehr oder weniger großen Anzahl von Bauteilen bestehen und/oder eine unterschiedliche Form aufweisen. Der Träger 32 ist mit zwei durchgehenden Öffnungen 36 versehen, die von Positionierstiften 38 durchlaufen werden. Die Positionierstifte 38 sind in Richtung auf die Halterung 34 verlängert und werden in einer durchgehenden Öffnung 34a aufgenommen, so daß die Relativposition des Trägers 32 in bezug auf die Halterung 34 festgelegt wird. In einer axial versetzten Position sind Befestigungsschrauben 32a zur starren Verbindung des Trägers 32 mit der Halterung 34 angeordnet.

Anstelle der in durchgehenden Öffnungen angeordneten Positionierstifte 38 können gemäß Fig. 7 auch verdeckte Stifte 38′ in Sackbohrungen 36′ angeordnet sein. In diesem Fall kann auch die durchgehende Öffnung in der Halterung durch eine Sackbohrung 34a′ ersetzt werden.

Bei der oben beschriebenen Konstruktion ist die Halterung 34 mit dem Träger 32 in einer Position verbunden, die gegenüber dem unteren Rand des äußeren Kanals 24 um die Strecke L₁ nach unten versetzt ist, und die vordere Stirnfläche 34b der Halterung 34 ist in bezug auf die an der Vorderseite des äußeren Kanals 24 definierte Bezugsebene PB seitlich um die Strecke L₂ versetzt.

Gemäß Fig. 3 ist der Träger 32 mit vertikal orientierten Langlöchern 32b zur Aufnahme der Befestigungsschrauben 32a versehen. Der axiale Abstand zwischen den Positionierstiften 38 und den Langlöchern 32b hat den Wert m, und der Abstand zwischen den Positionierstiften 38 beträgt M. Die Öffnungen 34a zur Aufnahme der Positionierstifte in der Halterung 34 und die Gewindeöffnungen 34b der Halterung 34 sind in entsprechender Weise angeordnet. Der Abstand zwischen den Öffnungen 34a und den Gewindeöffnungen 34b beträgt m, und der Abstand zwischen den einzelnen Öffnungen 34a zur Aufnahme der Positionierstifte hat den Wert M. Die Langlöcher 32b in dem Träger 32 ermöglichen eine Feineinstellung der Relativposition des Trägers 32 und der Halterung 34. Eine solche Feineinstellung unter Verwendung einer Kombination aus Langlöchern und Befestigungsschrauben ist beschrieben in dem US-Patent Nr. 46 49 648 (Nagaoka et al.).

Damit eine genaue Messung der Relativposition oder der relativen Verschiebung zwischen dem beweglichen Tisch 40 und dem Werkzeugschlitten 42 der Werkzeugmaschine ermöglicht wird, muß die Halterung 34 so an dem Werkzeugschlitten 42 befestigt werden, daß sie parallel zur Bewegungsrichtung des beweglichen Tisches ausgerichtet ist. Da der Skalenstab 10 genau parallel zur Bewegungsrichtung des beweglichen Tisches auf dem beweglichen Tisch 40 montiert ist, kann die Position der Halterung 34 in bezug auf die Achse des Skalenstabes 10 bestimmt werden. Da jedoch der Skalenstab 10 als Teil einer vormontierten Baugruppe an dem beweglichen Tisch 40 montiert und durch den Skalenkanal 20 abgedeckt ist, so daß er nicht von außen zugänglich ist, wird in der Praxis die Positionierung der Halterung 34 anhand der an den äußeren Oberflächen des äußeren Kanals 24 definierten Bezugsebenen PB und PA vorgenommen.

Zur Positionierung der Halterung 34 wird eine Positionierlehre 90 verwendet. Die Positionierlehre 90 dient als Attrappe für den Träger 32 während der Montage der Halterung 34 in der gewünschten Position an dem Werkzeugschlitten 32. Um eine einfache Positionierung der Halterung 34 zu ermöglichen, ist die Positionierlehre 90 so konstruiert, daß sie lösbar auf dem Skalenkanal 20 montierbar ist. Gemäß Fig. 8 und 9 weist die Positionierlehre 90 einen als Attrappe für den Träger 32 dienenden Abschnitt 92 auf. Dieser Abschnitt soll nachfolgend als "Trägerattrappe" bezeichnet werden. Die Trägerattrappe ist in einem Stück mit einem im wesentlichen L-förmigen Abschnitt 94 ausgebildet, der sich über den vorderen vertikalen, in Fig. 8 und 9 jedoch in horizontaler Stellung gezeigten Abschnitt des Skalenkanals 20 erstreckt. Der Abschnitt 94 soll nachfolgend als "Halteabschnitt" bezeichnet werden. Die Höhe eines vertikalen Teils 94a des Halteabschnitts 94 ist so gewählt, daß die Trägerattrappe 92 in einer Position gehalten wird, die im wesentlichen der Position des Trägers 32 entspricht.

An dem vertikal verlaufenden Teil 94b des Halteabschnitts 94 ist eine im wesentlichen L-förmige Feder 96 befestigt, die nach rückwärts abgewinkelt ist und mit ihrem waagerecht verlaufenden Abschnitt 96a der oberen waagerechten Oberfläche des äußeren Kanals 24 gegenüberliegt. Die L-förmige Feder 96 ist an dem vertikal verlaufenden Teil 94b des Halteabschnitts 94 mit Hilfe einer Befestigungsschraube 98 befestigt. Die Feder 96 weist ein streifenförmiges freies Ende 100 auf, das in eine in dem vertikal verlaufenden Teil 94b des Halteabschnitts 94 ausgebildete durchgehende Öffnung 102 eingreift. Das entgegengesetzte Ende 96c der Feder 96 ist zu einer Eingriffsklaue gebogen. Diese Eingriffsklaue 96c ist derart angeordnet, daß sie in eine axial verlaufende Ziernut 24c in dem oberen waagerechten Abschnitt des äußeren Kanals 24 eingreift. Die Ziernut 24c verläuft in Abstand zu dem waagerechten Teil 94b des Halteabschnitts 94. Durch die Feder 96 wird das Positionierwerkzeug 90 elastisch gegen die an dem äußerem Kanal 24 definierten Bezugsflächen gespannt, so daß die Trägerattrappe 92 relativ zu diesen Bezugsflächen positioniert wird. Die Trägerattrappe 92 weist zwei in Abstand zueinander angeordnete durchgehende Öffnungen 102 auf, deren Positionen im wesentlichen den Positionen der Positionierstifte 38 des Trägers 32 entsprechen. Der Abstand zwischen den Öffnungen 102 stimmt somit genau mit dem Abstand M zwischen den Positionierstiften 38 überein. Die Dicke t der Trägerattrappe 92 ist jedoch um so viel größer als die Dicke des Trägers 32, daß die der Halterung 34 zugewandete Oberfläche 92a an der betreffenden Oberfläche des Trägers plaziert werden kann, um die Höhe der Oberfläche so zu bestimmen, daß sie exakt mit der des Trägers übereinstimmt. Wie in Fig. 9 zu erkennen ist, weist die Trägerttrappe 92 einen Fortsatz 104 auf, der nach oben vorspringt und an den unteren Rand des äußeren Kanals 24 angelegt werden kann.

Das Verfahren zur Montage der Halterung 34 mit Hilfe der Positionierlehre 90 soll nachfolgend anhand der Fig. 11 erläutert werden. In einem anfänglichen Schritt P 100 wird die Positionierlehre in der in Fig. 10 gezeigten Stellung auf den äußeren Kanal 24 aufgesteckt. Anschließend wird die Halterung 34 gemäß Schritt P 101 ungefähr in der gewünschten Position vorübergehend an dem Werkzeugschlitten befestigt. In Schritt 102 wird die Positionierlehre 90 in eine Position bewegt, die annähernd der Verbindungsstelle entspricht, an der die Halterung montiert ist. In Schritt 103 werden die Positionierstifte 104 durch die durchgehenden Öffnungen 102 der Positionierlehre 90 gesteckt. Anschließend wird in den Schritten P 103 und P 104 die Feineinstellung vorgenommen. Bei dieser Feineinstellung wird die Position der Halterung 34 genau eingestellt, indem die Befestigungsschrauben 34c gelockert und die Halterung in Schritt 104 etwas innerhalb des durch die Langlöcher 34d gebildeten Spiels bewegt wird. Danach wird in Schritt P 103 erneut überprüft, ob die Positionierstifte durch die Positionieröffnungen 34a gesteckt werden können. Auf diese Weise wird die Position der Halterung 34 durch Wiederholen der Schritte P 103 und P 104 so eingestellt, daß die Positionieröffnungen 34a die Positionierstifte 104 aufnehmen. In Schritten P 105 und P 106 wird die Höhe der Halterung 34 überprüft und beispielsweise mit Hilfe von Abstandshaltern so eingestellt, daß die Oberfläche der Halterung 34 der ihr zugewandten Oberfläche der Trägerattrappe 32 in sehr kleinem Abstand H gegenüberliegt. Der Abstand H zwischen den einander zugewandten Oberflächen wird durch Wiederholen der Schritt P 105 und P 106 auf etwa 1 mm eingestellt. Am Schluß dieses Einstellvorgangs wird die Halterung 34 mit Hilfe der durch die Langlöcher 34d der Halterung verlaufenden Befestigungsschrauben 34c starr an dem Werkzeugschlitten 42 befestigt. Nach Abschluß der Einstellarbeiten wird die Positionierlehre 90 in Schritt P 107 von dem Skalenkanal 20 entfernt. Der Träger 32 wird in Schritt P 108 in die Positon bewegt, in der sich die Halterung 34 befindet. Wenn diese Position erreicht ist, wird in Schritt P 109 der Positionierstift 38 des Trägers 32 in die Positionieröffnung der Halterung 34 eingeführt. Schließlich werden in Schritt P 110 der Träger 32 und die Halterung 34 fest miteinander verbunden.

Bei den oben beschriebenen Einstellvorgängen wird der Träger 32 vorzugsweise in einer Stellung gehalten, in der er bei den Einstellarbeiten nicht stört. Zu diesem Zweck wird ein Feststeller 110 verwendet. Der Feststeller 110 ist in einem Stück aus einem plastisch oder elastisch verformbaren Material wie beispielsweise Kunststoff hergestellt und hat die in Fig. 8, 12 und 13 gezeigte Form. Der Feststeller 110 weist einen Eingriffsabschnitt 112 zum Erfassen des Trägers 33 und einen Anlageabschnitt 114 auf, der den äußeren Kanal 24 umgreift. Zur nachgiebigen Befestigung an dem äußeren Kanal 24 ist der Anlageabschnitt 114 mit einem hakenförmigen Endabschnitt versehen, der eine Ecke des äußeren Kanals 34 umgreift und den Anlageabschnitt 114 elastisch gegen den äußeren Kanal spannt, so daß der Träger 32 dauerhaft festgehalten wird. Sowohl der Eingriffsabschnitt 112 als auch der Anlageabschnitt 114 sind so gestaltet, daß sie elastisch mit dem jeweils zugehörigen Teil, also dem Träger 32 bzw. dem äußeren Kanal 24 in Eingriff stehen, so daß der Träger vorübergehend an dem äußeren Kanal 24 in Position gehalten werden kann.

Der Feststeller 110 ist auch nützlich bei einem Transport der Meßeinrichtung mit Skalenkanal und montiertem Meßkopf und Träger. Während des Transports wird der Träger 32 in der in Fig. 12 gezeigten Weise festgehalten.

Claims (10)

1. Meßeinrichtung zur Überwachung von Relativverschiebungen zwischen einem ersten Bauteil (40) und einem zweiten Bauteil (42), mit:

• - einem an seinen beiden Enden mit Endstücken (12, 14) versehenen langge­ streckten Teilungsträger (10),
• - zwei an dem ersten Bauteil (40) befestigten Lagern (50, 52) zur Aufnahme der Endstücke (12, 14),
• - einem den Teilungsträger aufnehmenden Hohlkörper (20),
• - einem axial auf dem Teilungsträger (10) verschiebbaren Meßkopf (30) zum Ablesen der Skalenteilung und zur Erzeugung eines entsprechenden Ablesesignals und
• - einem mit dem zweiten Bauteil (42) verbundenen Mitnehmer (32), der zusammen mit dem Meßkopf (30) bewegbar ist,

dadurch gekennzeichnet, daß außen an dem Hohlkörper (20) wenigstens eine Bezugsfläche (PA; PB) für die Ausrichtung des Trägers (32) in bezug auf die Endstücke (12, 14) ausgebildet ist.

2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (20) ein Innenteil (22) und ein Außenteil (24) mit jeweils im wesentlichen rechteckigem, vorzugsweise annähernd quadratischem Quer­ schnitt aufweist, die derart ineinandergefügt sind, daß die Außenfläche des Innenteils (22) der Innenfläche des Außenteils (24) gegenüberliegt, und daß zwischen den Innen- und Außenteilen eine Vorspanneinrichtung (60) vorgesehen ist, durch die das Außenteil derart gegen das Innenteil gespannt wird, daß die Bezugsfläche (PA; PB) an dem Außenteil (24) in bezug auf das Innen­ teil (22) festgelegt wird.

3. Meßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspanneinrichtung eine an einer Kante des Innenteils (22) angeordnete Blattfeder aufweist, die elastische Kräfte in zwei zueinander senkrechten Richtungen auf das Außenteil (24) ausübt.

4. Meßeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (20) mit mehreren in Längsrichtung verteilten Vorsprüngen (24a, 24a; 24b, 24b) versehen ist, deren Stirnflächen in einer gemeinsamen Ebene parallel zu dem Teilungsträger (10) liegen und wenigstens eine Bezugsebene (25a, 25a; 25b, 25b) für die Positionierung des Teilungsträgers (10) in bezug auf das erste Bauteil (40) definieren.

5. Meßeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein lösbar auf dem Hohlkörper (20) montiertes und elastisch gegen die Bezugsfläche (PA oder PB) oder Bezugsflächen (PA; PB) vorgespanntes Positionier­ werkzeug (90), das in Längsrichtung des Hohlkörpers (20) bewegbar ist, und ein in bezug auf das Positionierwerkzeug (90) positionierbares Verbindungs­ teil (34) zur Verbindung des Trägers (32) mit dem zweiten Bauteil (42).

6. Meßeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsteil (34) mit einem Vorsprung oder einer Ausnehmung (34a; 34a′) versehen ist und daß der Mitnehmer (32) eine an den Vorsprung des Verbindungsteils angepaßte Ausnehmung bzw. einen an die Ausnehmung des Verbindungsteils angepaßten Vorsprung (38; 38′) aufweist.

7. Meßeinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch Positionier­ stifte (38; 104) und durch in einander entsprechenden Positionen angeordnete Bohrungen (34a; 36; 102) zur Aufnahme der Positionierstifte in dem Verbindungsteil (34), dem Mitnehmer (32) und dem Positionierwerkzeug (90).

8. Meßeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zur vorübergehenden Fixierung des Trägers dienenden Feststeller (110) mit einem Anlageabschnitt (114) zur Anlage an dem Hohlkörper (20), einem Hakenabschnitt, der mit dem Anlageabschnitt über einen Steg aus flexiblem Material verbunden ist und den Anlageabschnitt in fester Anlage an dem Hohlkörper (20) hält, und mit einem Halter (112) zur Auf­ nahme des Trägers (32).

9. Meßeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anlageabschnitt (114), der Hakenabschnitt und der Halter (112) des Fest­ stellers (110) in einem Stück aus einem flexiblen Material hergestellt sind.