DE7507398U

DE7507398U - LängenmeBe inrichtu ng

Info

Publication number: DE7507398U
Application number: DE7507398U
Authority: DE
Original assignee: HEIDENHAIN J GmbH
Current assignee: HEIDENHAIN J GmbH
Publication date: 1975-07-31

Description

DR. JOHANNA ULIDWJIlAIN QMBH

75 07 598.2 ^ Q ··"·!.:.. "I" i»! 16- April 1975

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Längenmeßeinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Längenmeßeinrichtung mit einem Maßstab, dessen Teilung außerhalb der neutralem 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 Führung verschiebbar ist. Das zu messende Objekt kann der Schlitten einer Bearbeitungs- oder Meßmaschine sein.

Bei bekannten Längenmeßeinrichtungen mit einem Maßstab, dessen Teilung außerhalb der neutralen Faser liegt, bewirken Verbiegungen des Maßstabes in seiner Gebrauchslage Meßfehler.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Längenmaßeinrichtu&g 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 an einem am zu messenden Objekt angebrachten Mitnehmer unter Zwischenschaltung gelenkarti— ger Bauteile derart angekoppelt ist, daß eine Kompensation von durch Deformationen des Maßstabes und/oder Führungsungenauigkeiten der Abtastbaueinheit hervorgerufenen Fehlern bewirkt wird.

Eine Kompensation von Fehlern, die durch Deformationen des Maßstabes hervorgerufen werden, erfolgt nach der

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Erfindung dadurch, daß sich die Abtastbau'einheit direkt ι an der die Teilung tragenden Fläche des Maßstabes ab-■| stützt und am Mitnehmer in Höhe der neutralen Faser des Maßstabkörpers gelenkig angekoppelt ist.

Eine besonders hohe Meßgenauigkeit kann nach einer weiteren Maßnahme der Erfindung dadurch erzielt werden, daß die Abtastbaueinheit, an der z.B. eine Gitterabtastplatte angebrachc ist, in einer ersten Ebene in Höhe der neutralen Faser des Maßstabkörpers gelenkig am Mitnehmer angekoppelt ist und in einer zweiten dazu rechtwinklig liegenden Ebene in Höhe der in Meßrichtung verlaufenden Mittelachse der Teilung der Gitterabtastplatte gelenkig am Mitnehmer angekoppelt ist. Durch diese Ankopplung wird eine Kompensation von Fehlern bewirkt, die durch Deformationen des Maßstabes in seiner Gebrauchslage und Führungsungenauigkeiten der Abtastbaueinheit hervorgerufen werden.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Längenmeß'? zurichtung nach der Erfindung dargestellt.

E3 zeigt

Figur 1 schematisch eine erste Ausführungsform der Ankopplung nach der Erfindung,

Figur 2 eine Seitenansicht zu Figur 1,

Figur 3 eine weitere Ausführungsform der Ankopplung nach der Erfindung,

Figur 4 eine Seitenansicht zu Figur 3,

Figur 5 die Ankopplung nach der Erfindung bei einer gekapselten digitalen Längenmeß— einrichtung,

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Figur 6 einen Schnitt nach der Linie A—B

der Figur 5, ^

Figur 7 einen Schnitt nach der LJ.nie C-D .[

der Figur 5·

In Figur 1 und 2 ist mit 1 der Gittermaßstab einer in— j kreinentalen Meßeinrichtung bezeichnet. Die Abtastbau- j;

einheit 2, die die Gitterabtastplatte 3 trägt, stützt |^;

sich über Gleitschuhe 4 direkt am Gittermaßstab 1 ab. |

An der Abtastbaueinheit 2 sind auch die Beleuchtungsein— ί richtung sowie die photoelektronischen Bauelemente vor— f" gesehen. In der zur Teilungsebene des Gittermaßstabes 1 senkrechten Ebene ist die Abtastbaueinheit 2 über Rollen 5/6 Bm Träger des Gittermaßstabes 1 geführt. Dieser Träger ist in Figur !? ein biegesteifer Hohlkörper 24, an dem der Gittermaßstab 1 befestigt ist.

Die Abtastbaueinheit 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 Feser des Gittermaßstabes 1 Gelenkig am Mitnehmer 7 angekoppelt ist· Das Golenk wird in Figur 1 durch Blattfedern 8 und 9 ge bildet, deren Mittelachse in Höhe der neutralen Faser des Gittermaßstabes 1 liegt. Die Blattfeder 8 ist dabei an der Abtastbaueinheit 2 und an einem winkelförmigen Bauteil 11 befestigt. Die Blattfeder 9 ist zwischen dem Mitnehmer 7 und einem winkelförmigen Bauteil 12 angebracht. Durch diese Ankopplung der Abtestbaueinheit 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.

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Eine besonders hohe Meßgenauigkeit kann durch eine weitere Ankopplungsmaßnahme dadurch erzielt werden, daß die Abtastbaueinheit 2 in einer zweiten, zur vorgenannten Ankoppiungsebene senkrecht liegenden Ebene in Höhe der in Meßrichtung verlaufenden Hittelachse M der 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 Ver— bindungsteil 10 und an den winkelförmigen Bauteilen 11 und 12 befestigt. Durch diese Ankopplung der Abtastbau— einheit 2 in Höhe der Mittelachse M der Gitterteilung der Abtastplatte 3 können auch Fehler kompensiert werden, die durch Führungsungenauigkeiten der Abtastbaueinheit 2 in der zur Teilungsebene des Gittermaßstabes 1 senkrechten Ebene hervorgerufen werden.

Die Figur 3 und 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Abtastbaueinheit 2 mittels einer Blattfeder 15 in Höhe der neutralen Faser des Gittermaßstabes 1 gelenkig an einem Mitnehmer 7¹ angekoppelt ist. In der anderen, dazu senkrechten Ebene ist die Abtastbaueinheit 2 aber mittels knick— steifer Drähte 16 und 17 in Höhe der Mittelachse M der Gitter— teilung der Abtastplatte 3 gelenkig am U—förmigen Mitnehmer angekoppelt. Die Blattfeder 15 ist an der Abtastbaueinheit und an einem U—förmigen Bauteil 18 befestigt, an dem auch die Drähte 16 und 17 befestigt sind.

Die Figuren 5 bis 7 zeigen eine lichtelektrische Längenmeßeinrichtung in gekapselter Ausführung, bei der das in Figur 1 dargestellte Ankoj plungsprinzip mit besonderem Vorteil engewandt ist.
Die Teilung des Gittermaßstabes Λ* und die Teilung der

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Gitterabtastplatte J^ werden mittels einer Lampe über einen Kondensor beleuchtet. Die Beleuchtungseinrichtung 19» die die Lampe und den Kondensor enthält, ist an der Abtastbaueinheit 2y, angebracht. Das die Gitter 1.^/3-1 curchsetzende Licht wird auf Photoelemente 20/21 (Figur 6) geworfen. Das elektrische Ausgangssignal der Photoelemente 20/21 wird über die Ausgänge 22/23 direkt einem elektronischen Vor—/Rückwärtszähler (nicht dargestellt) der im deutschen Gebrauchsmuster 7 4-13 290 beschriebenen Art zugeführt wird.

Der Gittermaßstab "L· und die Abtastbaueinheit 2,, sind zur Abschirmung gegen Umwelteinflüsse in einem biegesteifen Hohlkörper 24 eingebracht, der zweckmäßig aus strangge— zogenem Aluminium hergestellt ist. Der Gittermaßstab 1,. ist am Hohlkörper 24 durch Kleben befestigt. Die Abtastbaueinheit 2y. .1st über Gleitschuhe 4- direkt am Gitter— maßstab 1,. und fber Kugellager 5/i/6^ 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 2* gegen die Führungsflächen am Gittermaßstab "L und Hohlkörper 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 erfolgt wie in Figur 1 und 2 durch Blattfedern 8^ und 9* bzw. 13^ und Ί⁴^· Die Blattfedern 8^ und 9/] sind in Höhe der neutralen fräser des Gittermaßstabes 1^ angeordnet. Durch diese Ankopplung können Fehler kompensiert werden, die durch Deformationen des Gittermaßstabes 1,. hervorgerufen werden. Die Blattfedern 13* und 14^ sind in Höhe der Mittelachse M der Gitterabtastplatte 3^ angeordnet.

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Durch diese Ankopplung können Fehler kompensiert werden,

die durch Ungenauigkeiten der Führungsbahn am Hohlkörper 24- hervorgerufen werden. Die Blattfeder 8,, ist an der Abtastbaueinheit 2,, und am winkelförmigen Bauteil 11. befestigt, die Blattfeder 9>» am winkelförmigen Bauteil 12„ und dem vorspringenden Teil 7* des schwertförmigen Mitnehmers 29 angeordnet. Die Blattfedern 13,, und 14,. sind am winkelförmigen Bauteil 11,, und 12,, und an einem U—förmigen Verbindungsteil 1CL befestigt.

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

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Claims

Ansprüche

1.) Längenmeßeinrichtung mit einem Maßstab, dessen Teilung außerhalb der neutralen Paser liegt und von einer Ab— tastbaueinheit abgetastet wird, die am zu messenden Objekt angekoppelt ist und an einer von dar Führung des zu messenden Objektes unabhängigen Führung verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastbaueinheit (2 bzw. 2*) an einem am zu messenden Objekt angebrachten Mitnehmer (7 bzw. 7¹ bzw. 7^) unter Zwischenschaltung gelenkartiger Bauteile (8/9 u. 13/14 bzw. 15 u. 16/17 bzw. ®_Λ/9_Λ u. ) angekoppelt iet.

2.) Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Abtastbaueinheit (2 bzw. 2,.) direkt an der die Teilung tragenden Fliärhe des Maßstabes (1 bzw. 1^) abstützt und am Mitnehmer (7 bzw. 7* bzw. 7λ) in Hohe der neutralen Faser des

Maßstabes (1 bzw.

gelenkig angekoppelt ist.

3«) Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastbaueinheit (2 bzw. 2^) in einer ersten Ebene in Höhe der neutralen Faser des Maßstabes (1 bzw. 1^) gelenkig am Mitnehmer (7 bzw. 7' bzw. 7/·) angekoppelt ist und in einer

zweiten dazu rechtwinklig liegenden Ebene in Höhe der in Meßrichtung verlaufenden Mittelachse (M) der Teilung gelenkig am Mitnehmer (7 bzw. 7' bzw. 7y,) angekoppelt ist<

4-.) Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastbaueinheit (2) unter Zwischenschaltung einer Blattfeder (15) in Höhe der neutralen Faser eines Gittermaßstabes (1) am Mitnehmer (7¹) 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') angekoppelt ist.

5·) Langenmeßeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder (15) an der Abtastbaueinheit (2) und an einem U—förmigen ausgebildeten, den Gittermaßstab (1) umgreifenden Bauteil (18) befestigt ist und daß die zu beiden Seiten des Gittermaßstabes Ci) vorgesehenen Drahtstücke (16/17) am vorgenannten U-förmigen Bauteil (18) sowie an ein^m U-förmig ausgebildeten, den Gittermaßstab (1) umgreifende·.! Mitnehmer (7¹) befestigt sind.

6.) Langenmeßeinrichtung nach Ans;, ruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastbaueinheit (2 bzw. 2*) unter Zwischenschaltung zweier Blattfederpaare (8/9 u. 13/14 bzw. 8^/9^ u. ·ϊ3η/14·/|) gelenkig am Mitnehmer (7 bzw. 7'/29) angekoppelt ist.

7·) Langenmeßeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern (8 bzw.

8.

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9 I zw. ¹^₁) des einen Paares an einem winkel— löimigen bauteil (11 bzw. 11,. u. 12 bzw. 12,.) und an der Abtaetbaueinheit (2 bzw. 2,.) resp. am Mitnehmer (V bzw. V ,,/29) befestigt sind und daß die blattfedern (13 bzw. 13,, u. 14 baw. 14₁) deti änderen Paares am vorgenannten winkelförmigen Bauteil (11 bzw. 11. u. 12 bzw. 12,,) und an einem U-förmigen Verbindungsteil (10 bzw. 10,.) befestigt sind.

ö.) Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Maßstab (1^) ein Gittermeßslab ist, der zusammen mit einer lichtelektrisch arbeitenden Abtastbaueinheit (2^) in einem langgestreckten biegesteifen Hohlkörper (24) eingebracht ist, der mittels biegsamer, dachförmig angeordneter Dichtlippen (27/P8), durch die ein am zu messenden Objekt angebrachter Mitnehmer (29) für die Abtastlaueinheit (2^) hindurchgeführt ist, verschlossen ist, und daß ferner die die Gitterabtastplatte (^^) tragende Abtaatbau— einheit (2,.) am Gitteimaßstab (^^) sowie am Hohlkörper (24) gefühlt ist und am Mitnehmer (7>i/ 29) in einer ersten Ebene in Höhe der neutralen Faser des Gittermaßstabes ('!,,> gelenkig angekoppelt ist und i:i einer zweitei. dazu rechtwinklig liegenden Ebene in Höhe der in Meßiichtung verlaufenden Mittelachse (M) der unterteilung der Abtastplatte (3..) spielfrei gelenkig angekoppelt ist.

9-) Längenmeßeanrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastbaueinheit (2-) federnd gegen die Führungsflächen am Gittermaßstab (1,1) und

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Hohlkörper (24) gedrückt wird und sich an der »*

Führungsflache des Gittermaßstabes (1,.) über 1

Gleitschuhe (4^) und an der Führungsfläche am ;"

Hohlkörper (24) über Kugellager (^/6,,) ab- .4

stützt. ί

10.) Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine schräg zur Teilungsebene
des Gittermaßstabes (1„) liegende, vorzugsweise '_;

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als Kugellager ausgebildete Holle (25) vorgesehen ; ist, die über eine Blattfeder (26) an der Abtestbaueinheit (2,j) befestigt ist und sich unter Feuerwirkung an einer Fläche des Hohlkörpers (24·) abstützt und so die Abtastbaueinheit (2^) mit definierender Kraft gegen die Führungsflächen an Gittermaßstab (1^) \ind Hohlkörper (24) drückt.