CH627269A5

CH627269A5 -

Info

Publication number: CH627269A5
Application number: CH533678A
Authority: CH
Inventors: Alfons Ernst
Original assignee: Heidenhain Gmbh Dr Johannes
Priority date: 1977-06-21
Filing date: 1978-05-17
Publication date: 1981-12-31
Also published as: JPS549962A; US4160328A; GB1595859A; DE2727769C2; FR2395483A1; JPS6213601B2; IT7812667A0; AT377085B; ATA416678A; DE2727769B1; IT1103819B; FR2395483B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine aus Teillängen aufgebaute gekapselte Längenmesseinrichtung für grosse Messlängen, mit einem schützenden Hohlprofilelement einer Massverkörperung mit jeweils unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten und einer Abtasteinheit.

Bei gekapselten Längenmesseinrichtungen tritt das Problem auf, Verformungen der Massverkörperung zu vermeiden, die durch unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten von Hohlprofilelement und Massverkörperung bei Veränderung der

Temperatur entstehen. Aus Kostengründen wird im allgemeinen das Hohlprofilelement aus Aluminium hergestellt. Die Massverkörperung besteht im allgemeinen aus Glas oder aus einem Stahlband. In beiden Fällen unterscheidet sich der Aus-5 dehnungskoeffizient sehr von dem des Hohlprofilelementes aus Aluminium. Bei bekannten Messeinrichtungen wird daher die Massverkörperung über eine elastische Zwischenschicht mit dem Hohlprofilelement verbunden. Die elastische Zwischenschicht verhindert die Übertragung von Zwangskräften auf die io Massverkörperung, wenn sich durch Temperaturschwankungen unterschiedliche Längenausdehnungen bei Massverkörperung und Hohlprofilelement ergeben.

Aus fertigungstechnischen Gründen können jedoch Massverkörperung und Hohlprofilelement nicht in jeder beliebigen 15 Länge hergestellt werden. Eine Anordnung von mehreren kompletten Teilstücken hintereinander scheiterte bisher daran, dass an den Stossstellen unzulässige Fehler entstehen.

Es war Aufgabe der Erfindung, eine Längenmesseinrichtung zu schaffen, die auch für grosse Messlängen geeignet ist. 20 Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass sowohl das Hohlprofilelement als auch die Massverkörperung aus Teilstücken bestehen, dass einerseits die einzelnen Teilstücke der Massverkörperung auf einzelnen Teilstücken eines Zwischenträgers annähernd gleichen Ausdehnungskoeffizientens fi-25 xiert sind, während andererseits die Teilstücke des Zwischenträgers mit den Teilstücken des Hohlprofilelementes längsverschieblich verbunden sind, und dass Andruckmittel vorgesehen sind, um mehrere hintereinander angeordnete Teilstücke kraftschlüssig und justierbar aneinander zu drücken. 30 Die besonderen Vorteile der Erfindung liegen darin, dass nur wenige Teillängen hergestellt werden, aus denen sich alle Messlängen in kleinen Stufen kombinieren lassen. Alle Teilungen lassen sich am Stoss justieren, so dass der Anwender beliebige Teillängen aneinander setzen kann.

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Anhand der Zeichnungen soll an einem Ausführungsbeispiel die Erfindung noch näher erläutert werden.

Es zeigen

Figur 1 einen Querschnitt durch eine Längenmesseinrich-

40 tung'

Figur 2 eine Längsansicht einer Längenmesseinrichtung, teilweise geschnitten,

Figur 3 eine Massstabstossstelle mit Justiereinrichtung im Ausschnitt,

Figur 4 eine weitere Justiereinrichtung im Ausschnitt,

Figur 5 eine zusätzliche Justiereinrichtung im Ausschnitt,

Figur 6 eine Teilansicht eines Hohlprofilelementes im Querschnitt,

Figur 7 eine Innenansicht mit schematisch dargestellter Ab-50 tasteinheit,

Figur 8 Systembild der Lage der Fotosensoren.

Die Figur 1 zeigt eine schematisch dargestellte lichtelektrische Längenmesseinrichtung. An einem Bett 1 einer Werkzeugmaschine ist ein Hohlprofilelement 2 mit Schrauben 3 befestigt. 55 Innerhalb des Hohlprofilelementes 2 befindet sich eine Massverkörperung 4, die aus einem Glasmassstab besteht. Diese Massverkörperung 4 ist auf einem Zwischenträger 5 fixiert. Der Zwischenträger 5 ist unter Zwischenschaltung einer gummielastischen Schicht 6 an einer Innenfläche 2a des Hohlprofilele-60 mentes 2 schwimmend befestigt. Eine Abtasteinheit 7 mit Lampe 8, Kondensor 9, Strichplatte 10 und Fotoelementen 11 tastet die Teilung 4' der Massverkörperung 4 ab. Das Hohlprofilelement 2 wird von Dichtlippen 12 abgedichtet. Lediglich ein schwertförmiger Mitnehmer 13 greift durch diese Dichtlippen 6512 hindurch und verbindet die Abtasteinheit 7 mit einem Montagefuss 14. Der Montagefuss 14 ist mit Schrauben 15 an einem Schlitten 16 einer Werkzeugmaschine befestigt. Bei Bewegungen des Schlittens 16 wird über den Montagefuss 14 und den

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Mitnehmer 13 die Abtasteinheit 7 in Messrichtung an der Mass- ständlich auch bei solchen Messeinrichtungen einsetzbar, die im

Verkörperung 4 entlang bewegt. Auflichtverfahren arbeiten.

Die Längsansicht einer Längenmesseinrichtung wird in Fi- Eine zusätzliche Justiereinrichtung ist in Figur 5 dargestellt, gur 2 in teilweise geschnittener und verkürzter Darstellung ge- Dort ist die Massverkörperung wieder ein Glasmassstab 28, der zeigt. Das Bett 1 und der Schlitten 16 der Werkzeugmaschine 5 in bekannter Weise eine Teilung trägt. Ein Amboss 29 in der sind hier nicht gezeigt. Auf die Abtasteinheit 7 wurde ebenfalls Stirnseite des Zwischenträgers 5 und ein Exzenter 30 in der verzichtet, da hier nur die zum Verständnis der Erfindung not- Stirnseite eines zweiten Teilstückes des Zwischenträgers 5 wirwendigen Elemente dargestellt sind. Mehrere Teilstücke 2' und ken zusammen. Auch hier ist durch Verstellen des Exzenters 30 2 " des Hohlprofilelementes 2 sind aneinander gereiht und an wieder die bekannte Beziehung n X t herstellbar.

den Stossstellen mit elastischen Dichtungen 17 versehen. Die 10 Es versteht sich, dass durch die drei aufgeführten Ausfüh-Dichtungen 17 müssen elastisch genug sein, um die unterschied- rungsbeispiele nicht alle Möglichkeiten zur Einstellung der liehe Wärmeausdehnung der Werkzeugmaschine, des aus AI- Massverkörperung erschöpft sind. Ähnliche Lösungen fallen uminium bestehenden Hohlprofilelementes 2 und des Zwi- daher auch nicht aus dem Rahmen der Erfindung.

schenträgers 5 nicht zu behindern, andererseits jedoch eine völ- Die Teilansicht eines Hohlprofilelementes 2 ist in der Figur lige Abdichtung am Stoss gewährleisten. In Endstücken 18 sind 15 6 gezeigt. Um einwandfreie Messergebnisse zu erzielen, müssen

Druckfedern 19 angeordnet, welche über Stempel 20 gegen die Teillängen der Messeinrichtung natürlich auch in Messrich-

Ambosse 21 drücken, die in den Teilstücken des Zwischenträ- tung fluchtend angeordnet sein. Das wird zum einen durch eine gers 5 angeordnet sind. Die Teilstücke des Zwischenträgers wei- durchgehende Befestigungsfläche 31 erreicht. Das Hohlprofil-

sen ferner an ihren Stirnseiten Einstellschrauben 22 auf, und element 2 wird mit den hier nicht gezeigten Schrauben 3 fest auf werden durch die Druckfedern 19 so aneinander gedrückt, dass 20 dieser ebenen Befestigungsfläche 31 angeschraubt. In der dazu sie in einem weiten Temperaturbereich ohne Spiel aneinander senkrechten Richtung dient eine Anschlagleiste 32 zum Aus-

stossen. richten des Hohlprofilelementes 2. Die Anschlagleiste 32 ist mit

Schrauben 33 an einem Teil der Werkzeugmaschine 1 befestigt.

In der Figur 3 ist eine Justierstelle herausgestellt. An den Alternativ zur Anschlagleiste 32 können im Hohlprofilelement

Teilstücken des Zwischenträgers 5 ist die Massverkörperung 4 25 2 Bohrungen 34 angebracht sein, so dass durch Passstifte 35 -

so angebracht, dass sie den Zwischenträger 5 auch an seinen die jn die Bohrungen 34 eingesetzt werden - die Teillängen der

Stirnseiten überragt. Längsseits des Zwischenträgers 5 ist die Messeinrichtung fluchtend ausgerichtet werden.

Teilung 4' auf der Massverkörperung 4 aufgetragen. In den Die schematische Innenansicht in Figur 7 zeigt das Hohlpro-Stirnflächen der Teilstücke des Zwischenträgers 5 sind Gewin- fflelement von innen. Die Abtasteinheit 7 weist Führungsrollen delöcher eingeschnitten, die mit Einstellschrauben 22 versehen 30 36 auf> die nach ^ der Tandemlager jeweils paarweise hintersind. Um Mess- bzw. Ablesefehler an der Stossstelle zu vermei- einander angeordnet sind. Durch diese Anordnung ist gewähr-den, kann mit Hilfe der Einstellschrauben 22 im Zwischenträger ,eistet; dass die Abtasteinheit 7 den Spalt am Stoss störungsfrei 5 der Abstand der Endstriche der Teilung 4' derart eingestellt passieren kann, denn eine der Führungsrollen 36 steht immer werden, dass der Abstand ein ganzzahliges Vielfaches n der mit einer Führungsfläche 2a und 2b in Kontakt. In dem Ausfüh-Teilungsperiode t beträgt. 35 rangSbeispiel wird die Abtasteinheit auch an der Massverkörpe-

Eine weitere Justiereinrichtung ist in Figur 4 gezeigt. Dort rung 4 geführt. Über eine Kupplung 37 steht die Abtasteinheit 7 ist in einer Stirnseite des Zwischenträgers 5 ein Amboss 23 mit dem in dieser Figur nicht dargestellten Mitnehmer 3 in Vereingelassen. Die zweite Stirnseite trägt die Justiereinrichtung, bindung. Die Kupplung 37 wird von zwei Zylindern 37' und bestehend aus einem Stift 24 und einem Einstellstift 25, der eine 37" verkörpert.

keilförmige Abflachung 26 aufweist, die mit dem ersten Stift 24 40 Das Systembild von der Lage der Fotoelemente in Figur 8

zusammen wirkt. Durch den sich verjüngenden Keilabschnitt zeigt grossflächige Fotoelemente (38,39,40 und 41), die so des Einstellstiftes 25 lässt sich der Abstand der Endstriche einer angeordnet und zusammengeschaltet sind, dass am Stoss zweier

Teilung 27' wieder so einstellen, dass sich die Beziehung n X t Massverkörperungen 4 die gewonnenen elektrischen Signale ergibt, wobei n wieder eine kleine ganze Zahl und t die Tei- minimale Schwankungen erfahren.

lungsperiode darstellt. In dem letztgenannten Ausführungsbei- 45 Es versteht sich, dass die Vorteile der Erfindung auch bei spiel besteht die Massverkörperung aus einem Stahlband 27, auf nicht lichtelektrischen Längenmesseinrichtungen, z.B. optischen das die Teilung 27' aufgebracht ist. Die Erfindung ist selbstver- Längenmesseinrichtungen voll zum Tragen kommen.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

627 269 PATENTANSPRÜCHE

1. Aus Teillängen aufgebaute gekapselte Längenmessein-richtung für grosse Messlängen, mit einem schützenden Hohlprofilelement, einer Massverkörperung mit jeweils unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten und einer Abtasteinheit, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das Hohlprofilelement (2) als auch die Massverkörperung (4) aus Teilstücken bestehen, dass einerseits die einzelnen Teilstücke der Massverkörperung (4) auf einzelnen Teilstücken eines Zwischenträgers (5) annähernd gleichen Ausdehnungskoeffizienten fixiert sind, während andererseits die Teilstücke des Zwischenträgers (5) mit den Teilstücken des Hohlprofilelementes (2) längsverschieblich verbunden sind, und dass Andruckmittel (18,19,20,21 und 22) vorgesehen sind, um mehrere hintereinander angeordnete Teilstücke kraftschlüssig und justierbar aneinander zu drücken.

2. Längenmesseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Andruckmittel durch mindestens eine Feder (19) gebildet wird, die an einem Ende der gesamten Messeinrichtung angeordnet ist.

3. Längenmesseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an beiden Enden der gesamten Messeinrichtung Federn (19) angeordnet sind.

4. Längenmesseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Teilstück eines Zwischenträgers (5) an seinen Enden justierbare Körper (21,22) enthält.

5. Längenmesseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die justierbaren Körper von Schrauben (22) gebildet werden.

6. Längenmesseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (31, 32,34 und 35) vorgesehen sind, um die Teilstücke des Hohlprofilelementes (2) in Messrichtung genau zur Fluchtung zu bringen.

7. Längenmesseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluchtung in einer Richtung durch eine durchgehende, ebene Befestigungsfläche (31), in der anderen Richtung durch eine Anschlagleiste (32) erzielt wird.

8. Längenmesseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluchtung in einer Richtung durch eine durchgehende, ebene Befestigungsfläche (31), in der anderen Richtung durch Zusammenwirken von Stiften (35) und Bohrungen (34) in den Stirnseiten der Teilstücke erzielt wird.

9. Längenmesseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Stossstellen der Teilstücke des Hohlprofilelementes (2) durch Dichtungen (17) abgeschlossen werden, die die unterschiedliche Ausdehnung der Teilstücke des Hohlprofilelementes (2), der Maschine (1) und der Zwischenträger (5) nicht behindern.

10. Längenmesseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtasteinheit (7) durch Führungsrollen (36) geführt ist, die nach Art von Tandemlagern jeweils paarweise hintereinander angeordnet sind.

11. Längenmesseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilstücke des Zwischenträgers (5) mit den Teilstücken des Hohlprofilelementes (2) über eine gummielastische Zwischenschicht (6) verbunden sind.