Aus Einzelstücken zusammengesetzter Längenmassstab
Die Erfindung betrifft einen aus Einzelstücken zusammengesetzten und an den Übergangsstellen einen Spalt aufweisenden Längenmassstab, wie er beispielsweise in Verbindung mit optischen Ableseeinrichtungen oder lichtelektronischen Weggebern an Werkzeugmaschinen zur Positionierung der Maschinenschliften angewendet wird.
Bekannte aus Einzelstücken zusammengesetzte Massstäbe sind m den Übergangsstellen so ausgebildet, dass sie sich dort entweder unmittelbar berühren oder aber einen geringen Spalt zwischen den Einzelstücken aufweisen. Die Übergangsstellen sind dabei so gelegt, dass sie sich zwischen zwei Teilstrichen befinden. Die Trennkanten der beiden Einzelstücke werden rechtwinklig oder schräg zum Massstabrand gelegt. Die Teilstriche derartiger Masstäbe sind bei der Verwendung der optischen Ableseeinrichtungen meist als nichtreflektierende Einfach- oder Doppelstriche auf einer polierten Fläche und bei Anwendung mit lichtelektronischen Weggebern als reflektierende Stege auf mattem Grunde aufgebracht.
Ein Nachteil der bekannten an den tSbergangsstel- len mit Berührung arbeitenden Massstäbe besteht darin, dass ihre Herstellung sehr teuer ist. Nach dem Aufbringen der Teilung muss an den beiden Enden so lange eine spanabhebende Bearbeitung erfolgen, bis der über den Stoss gemessene Abstand der nächstliegenden Teilstriche dem eines Intervalles des betreffenden Massstabes entspricht. Beim Zusammenstossen des Massstabes ist jedoch, wenn nicht die äusserste Sorgfalt angewendet und die peinlichste Sauberkeit der Endflächen erreicht wird, eine fehlerfreie Reproduktion des Stosses nicht gewährt.
Die bekannte Ausbildung der Übergangsstellen der Einzelstücke des Massstabes als Spalt beseitigt die vorgenannten Nachteile, erfordert aber, dass beim Zusammenstossen der Einzelstücke Messeinrichtungen angewendet werden, mit denen der zu justierende Abstand zwischen dem letzten Teilstrich des ersten Einzelstükkes und dem ersten Teilstrich des zweiten Einzelstükkes ausgemessen werden kann. Die für den Abstand der beiden Teilstriche und damit den Anschluss des zweiten Einzelstückes an das erstere erreichbare Genauigkeit wird damit duroh die systematischen und zufälligen Fehler der verwendeten Messeinrichtungen beschränkt.
Ausserdem sind für das Zusammensetzen derartiger Massstäbe immer die beschriebenen Messeinrichtungen erforderlich, die jedoch nicht in jedem Fall, zum Beispiel bei der Montage einer Wegmesseinrichtung zu einer numerischen Positionssteuerung an einer Werkzeugmaschine vorhanden sind.
Zweck der Erfindung ist es, die den beschriebenen zusammengesetzten Längenmassstäben anhaftenden Mängel zu beseitigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen aus Einzelstücken zusammensetzbaren Längenmassstab zu schaffen, der sich ohne teure Bearbeitung der Endflächen der Einzelstücke und ohne das Gebundensein an komplizierte Messeinrichtungen mit hoher Genauigkeit, z. B. an einer Werkzeugmaschine aneinander setzen lässt.
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass als Übergangsstelle zwischen den Einzelstükken ein Spalt vorgesehen ist, der mindestens einen oder mehrere den beiden Einzelstücken gemeinsame Teilstriche quer zu ihrer Längsachse schneidet. Vorteilhaft ist dabei der Spalt mit zwei Knickstellen ausgeführt, wobei der zwischen den Knickstellen liegende Spaltbereich einen oder mehrere den beiden Einzel drücken gemeinsame Teilstriche auf der Teilungsmittellinie des Massstabes oder parallel zu dieser schneidet.
Die ausserhalb der Knickstellen verlaufenden und die Einzelstücke weiter trennenden Spaltlinien sind zwischen jeweils zwei Teilstrichen gelegt und verlaufen in einem rechten oder einem spitzen Winkel zum Rand des Massstabes hin.
Durch diese Spaltausführung wird erreicht, dass die Einzelstücke des Massstabes, ohne eine besondere Messeinrichtung verwenden zu müssen, aneinander gesetzt werden können. Die Einzelstücke brauchen nur unter Zuhilfenahme einer Lupe so zueinander justiert zu werden, dass der oder die durch den querliegenden Spalt getrennten Strichhälften des vorangehenden und des nachfolgenden Einzelstückes fluchten. Nach den Erfahrungen der physiologischen Optik lassen sich bei dem hier angewendeten Koinzidenzabgleich mit unbewaffnetem Auge Einstellunsicherheiten bis I 15 Winkelsekunden das sind 20 drm bezogen auf die deutliche Sehweite von 250 mm erreichen.
Wird bei der Einstellung eine 10-fach vergrössernde Lupe angewendet, so beträgt der zu erwartende Fehler für das Ansetzen der Einzelstücke nicht mehr als + 2, am. Die Genauigkeit kann weiter gesteigert werden, wenn diese Lupe durch eine Blende im hinteren Brennpunkt als telezentrische Lupe gestaltet wird und in dem vorderen Brennpunkt eine den Teilstrich eingabelnde Symmetriemarke angebracht wird.
Der den oder die Teilstriche schneidende Spalt kann vorteilhaft auch in der Form gestaltet sein, dass er einen gerade durchgehenden Verlauf besitzt und in einem spitzen Winkel zum Massstabrand angeordnet ist.
Die Erfindung bezieht sich nicht nur auf Massstäbe, die optisch oder fotoelektronisch abgetastet werden, sondern auch auf solche für kapazitive, induktive oder pneumatische Abgriffe.
Die Erfindung soll nachstehend an den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
Fig. 1 zeigt die Übergangsstellen von zwei Teilstükken 1 und 2 eines Längsmassstabes, bei denen der Spalt 3 zwei Knickstellen aufweist und zwischen den Knickstellen auf der Mittellinie 4 der Teilung verläuft und einen den Einzelstücken 1 und 2 gemeinsamen Teilstrich 5 schneidet. Ausserhalb der Knickstellen rerläuft der Spalt 3 zwischen jeweils zwei Teilstrichen 5 und 6 rechtwinklig auf den Massstabrand 7 zu.
In Fig. 2 schneidet der zwischen den Knickstellen liegende Bereich des Spaltes 3 parallel zur Teilungsmittellinie 4 mehrere Teilstriche.
Bei Fig. 3 liegen die ausserhalb der Knickstellen verlaufenden Linien des Spaltes 3 in einem spitzen Winkel zum Massstabrand 7.
Fig. 4 zeigt einen Massstab mit geneigten Rasterfeldern 8 und einen zwei Knickstellen aufweisenden Spalt 3.
In Fig. 5 und 6 sind die Übergangsstellen zwischen den Teilstücken 1 und 2 des Massstabes als ein in einem spitzen Winkel zum Massstabrand 7 liegender Spalt 3 ausgebildet, der einen beziehungsweise zwei den beiden Teilstücken 1 und 2 gemeinsame Teilstriche 5 schneidet.
Fig. 7 zeigt einen aus den Teilstücken 1, 2 und 9 zusammengesetzten, erfindungsgemässen Massstab.
Length ruler composed of individual pieces
The invention relates to a length ruler composed of individual pieces and having a gap at the transition points, as is used, for example, in connection with optical reading devices or light-electronic displacement transducers on machine tools for positioning the machine tracks.
Known scales composed of individual pieces are designed in the transition points in such a way that they either directly touch one another there or have a small gap between the individual pieces. The transition points are placed in such a way that they are between two graduation lines. The separating edges of the two individual pieces are placed at right angles or at an angle to the scale. When the optical reading devices are used, the graduation marks of such scales are usually applied as non-reflective single or double lines on a polished surface and, when used with photoelectric displacement transducers, as reflective webs on a matt base.
A disadvantage of the known scales which work with contact at the transition points is that their production is very expensive. After the graduation has been applied, the two ends must be machined until the distance between the nearest graduation marks measured over the joint corresponds to that of an interval of the relevant scale. When the ruler collides, however, unless the utmost care is exercised and the most meticulous cleanliness of the end surfaces is achieved, an error-free reproduction of the impact is not guaranteed.
The known design of the transition points of the individual pieces of the scale as a gap eliminates the aforementioned disadvantages, but requires that when the individual pieces collide, measuring devices are used with which the distance to be adjusted between the last graduation of the first individual piece and the first graduation of the second individual piece can be measured can. The accuracy that can be achieved for the distance between the two graduation marks and thus the connection of the second individual piece to the former is thus limited by the systematic and random errors of the measuring devices used.
In addition, the described measuring devices are always required for assembling such scales, but they are not always present, for example when assembling a position measuring device for a numerical position control on a machine tool.
The purpose of the invention is to eliminate the deficiencies inherent in the composite length scales described.
The invention is based on the object of creating a length ruler which can be assembled from individual pieces and which can be used with high accuracy without expensive machining of the end faces of the individual pieces and without being bound to complicated measuring devices, e.g. B. can be put together on a machine tool.
According to the invention, the object is achieved in that a gap is provided as a transition point between the individual pieces, which gap intersects at least one or more partial lines common to the two individual pieces at right angles to their longitudinal axis. Advantageously, the gap is designed with two kinks, with the gap area between the kinks intersecting one or more of the two single press lines on the graduation center line of the scale or parallel to it.
The split lines running outside the kinks and further separating the individual pieces are placed between two graduation lines and run at a right or an acute angle to the edge of the scale.
This gap design ensures that the individual pieces of the rule can be placed against one another without having to use a special measuring device. The individual pieces only need to be adjusted to one another with the aid of a magnifying glass so that the line halves of the preceding and the following individual piece separated by the transverse gap are aligned. According to the experience of physiological optics, with the coincidence comparison used here with the naked eye, setting uncertainties of up to 15 angular seconds can be achieved, which is 20 drm based on the clear visual range of 250 mm.
If a 10x magnifying glass is used for the setting, the error to be expected for attaching the individual pieces is no more than +2, am. The accuracy can be further increased if this magnifying glass has an aperture in the rear focus as a telecentric magnifying glass is designed and a symmetry mark bifurcating the graduation is attached in the front focal point.
The gap intersecting the graduation line or lines can advantageously also be designed in such a way that it has a straight, continuous course and is arranged at an acute angle to the scale.
The invention relates not only to scales that are scanned optically or photoelectronically, but also to those for capacitive, inductive or pneumatic taps.
The invention will be explained in more detail below using the exemplary embodiments shown in the drawing.
Fig. 1 shows the transition points of two parts 1 and 2 of a longitudinal scale, in which the gap 3 has two kinks and runs between the kinks on the center line 4 of the division and intersects a division 5 common to the individual pieces 1 and 2. Outside the kinks, the gap 3 runs between two graduation lines 5 and 6 at right angles towards the scale edge 7.
In FIG. 2, the area of the gap 3 lying between the kinks intersects several graduation lines parallel to the graduation center line 4.
In FIG. 3, the lines of the gap 3 running outside the kinks are at an acute angle to the scale edge 7.
4 shows a scale with inclined grid fields 8 and a gap 3 having two kinks.
5 and 6, the transition points between the sections 1 and 2 of the scale are designed as a gap 3 at an acute angle to the scale edge 7, which intersects one or two graduation lines 5 common to the two sections 1 and 2.
7 shows a scale according to the invention composed of the sections 1, 2 and 9.