CS232704B2

CS232704B2 - Distance measurement device

Info

Publication number: CS232704B2
Application number: CS139076A
Authority: CS
Inventors: Guenther Nelle; Alfons Ernst
Original assignee: Heidenhain Gmbh Dr Johannes
Priority date: 1975-03-08
Filing date: 1976-03-03
Publication date: 1985-02-14
Also published as: NL180958C; DD123626A5; DE2510219A1; GB1541285A; JPS51113657A; DE2510219B2; BE839073A; CH588681A5; PL120591B1; FR2304056A1; FR2304056B1; AT357340B; HU173868B; DE2510219C3; JPS5627803B2; NL7601355A; IT1080724B; ATA883975A

Abstract

U tohoto zařízení je snímáno dělení ležící mimo neutrální rovinu měřítka snímací konstrukční jednotkou, jež je přesuvná na pomocném vedení nezávislém na vedení předmětu k měření. Ke kompenzaci chyb v měření vlivem deformací měřítka a nepřesností vedení snímací konstrukční jednotky, je tato kloubově připojena na předmětu k měření, resp. na na něm umístěném unášecí v neutrální rovině měřítka a ve k ní pravoúhle ležící rovinou ve směru měření probíhající střední osou dělení snímací desky snímací konstrukční jednotkyIn this device, the subdivision lying outside the neutral plane of the scanners unit that is movable on the auxiliary management independent of subject management to measure. To compensate for measurement errors due to scale distortion and inaccuracies the guidance of the sensing unit is this articulated on a subject to measure resp. on the drift placed on it in neutral the plane of the scale and in it rectangular lying in the direction of measurement the center line of the sensing plate sensing plate structural units

Description

Vynález se týká zařízení k měření délek s měřítkem, jehož dělení se nachází mimo neutrální rovinu a je snímáno snímací konstrukční jednotkou, jež je vazebně spojena s předmětem k měření a posuvná na pomocném vedeni nezávislém na předmětu k měření.The invention relates to a length measuring device with a scale whose division is outside the neutral plane and is sensed by a sensing structural unit which is coupled to the measuring object and slidable on an auxiliary line independent of the measuring object.

Z patentového spisu NSR DE-OS 1 773 403 je známo zařízení k měření délek s měřítkem, jehož dělení se nachází mimo neutrální rovinu, u něhož způsobují průhyby měřítka v jeho pracovní poloze chyby v měření.DE-OS 1 773 403 discloses a length measuring device with a scale whose division is outside the neutral plane, in which the scale deflections in its working position cause measurement errors.

Úkolem vynálezu je vytvořit zařízení k měření délek úvodem jmenovaného druhu, jenž je se zřetelem na přesnost měření rovnocenné vůči měřicímu zařízení s dělením v neutrální rovině tělesa měřítka, jež se však přitom vyznačuje jednoduchou konstrukcí.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a length measuring device of the kind mentioned at the outset which, with respect to measurement accuracy, is equivalent to a measuring device with a division in the neutral plane of the scale body.

Úkol se řeší zařízením k měření podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že snímací konstrukční jednotka je kloubově připojena na předmětu k měření, resp. na na něm umístěném unášeči jednak v neutrální rovině měřítka, jednak v rovině ležící pravoúhle k neutrální rovině ve směru měření, probíhající střední osou dělení snímací desky ve snímací konstrukční jednotce.The object is solved by a measuring device according to the invention, which is based on the fact that the sensor unit is articulated on the object to be measured. on a carrier thereon, on the one hand, in the neutral plane of the scale and, on the other hand, in a plane lying at right angles to the neutral plane in the measuring direction, running through the central axis of the sensor plate division in the sensing structural unit.

Podle dalších provedení vynálezu může snímací konstrukční jednotka přiléhat přímo k ploše měřítka, nesoucí dělení. Snímací konstrukční jednotka je kloubově připojena ve výši neutrální roviny měřítka na unášeči s pomocí listové pružiny a ve výši druhé roviny střední osou dělení snímací desky s pomocí vůči zlomu odolných drátových kusů. Snímací konstrukční jednotka je přitom připevněna prostřednictvím listové pružiny na konstrukční součásti, jež má tvar U a obepíná měřítko. Snímací konstrukční jednotka může být kloubově připojena na unášeči s pomocí dvou párů listových pružin. Listové pružiny jednoho páru jsou přitom připevněny na úhlové součásti a na snímací konstrukční jednotce jakož i na unášeči, zatímco listové pružiny druhého páru jsou připevněny na úhlové součásti a na spojovací součásti vytvořené ve tvaru U. Snímací konstrukční jednotka může být uložena na vodicích plochách na měřítku a na v ohybu tuhém dutém tělese kryjícím měřítko' a snímací konstrukční jednotku proti okolním vlivům, přičemž k vodicí ploše měřítka přiléhá prostřednictvím smýkadel a k vodicí ploše na dutém tělese přes kuličková ložiska. K dutému válečku přiléhá přitom váleček ležící šikom k rovině dělení měřítka, zejména vytvořený jako kuličkové ložisko, jenž je připevněn na snímací konstrukční jednotce prostřednictvím listové pružiny.According to further embodiments of the invention, the sensing assembly may be adjacent directly to the scale-carrying scale. The sensing assembly is articulated at the level of the neutral scale plane on the carrier by means of a leaf spring and at the height of the second plane by the center line of the sensing plate with break-resistant wire pieces. In this case, the sensor assembly is mounted by means of a leaf spring on a U-shaped component which surrounds the scale. The sensing assembly can be articulated to the carrier by means of two pairs of leaf springs. The leaf springs of one pair are fastened to the angular components and to the sensing component as well as to the carrier, while the leaf springs of the other pair are fastened to the angular components and to the U-shaped fasteners. and a bending-rigid hollow body covering the scale and the sensing assembly against environmental influences, wherein it is adjacent to the guide surface of the scale by means of slides and to the guide surface on the hollow body via ball bearings. The hollow roller is adjoined by a roller lying obliquely to the scale division plane, in particular designed as a ball bearing, which is fixed to the sensor assembly unit by means of a leaf spring.

Nový nebo vyšší účinek, dosahovaný vynálezem, spočívá v tom, že kloubovým připojením snímací konstrukční jednotky v neutrální rovině měřítka dochází ke kompenzaci chyb v měření, vyvolávaných průhyby měřítka v jeho pracovní poloze, zatímco kloubovým připojením snímací konstrukční jednotky v druhé rovině ležící kolmo ke zmíněné neutrální rovině dochází ke kompenzaci chyb v měření, vyvolávaných nepřesnostmi vedení snímací konstrukční jednotky ve zmíněné druhé rovině.A new or higher effect achieved by the invention is that the articulation of the sensor assembly in the neutral scale plane compensates for measurement errors caused by the scale deflection in its working position, while the articulation of the sensor assembly in the second plane perpendicular to said scale. the neutral plane compensates for measurement errors due to inaccuracies of the sensor assembly line in said second plane.

Vynález bude nyní příkladně objasněn podle připojených výkresů, na nichž představuje obr. 1 schematicky první způsob provedení připojení podle vynálezu, obr. 2 bokorys k obr. 1, obr. 3 další způsob provedení připojení podle vynálezu, obr. 4 bokorys k obr. 3, obr. 5 připojení podle vynálezu u zapouzdřeného digitálního zařízení k měření délek, obr. 6 řez A—B z obr. 5, a obr. 7 řez C—D z obr. 5.The invention will now be illustrated, by way of example only, with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 shows schematically a first embodiment of a connection according to the invention; FIG. 2 shows a side view of FIG. 1; FIG. 5 shows the connection according to the invention in an encapsulated digital length measuring device, FIG. 6 shows section A-B of FIG. 5, and FIG. 7 shows section C-D of FIG. 5.

Na obr. 1 a 2 je vyznačeno' měřítko 1 inkrementálního měřicího zařízení. Snímací konstrukční jednotka 2, jež nese snímací desku 3, se opírá prostřednictvím smýkadel 4 přímo o měřítko 1. Na snímací konstrukční jednotce 2 jsou upraveny také osvětlovací zařízení 19 a fotoelektrické články 20, 21. V rovině kolmé k rovině dělení měřítka 1 je snímací konstrukční jednotka 2 přes válečky 5, S na nosiči měřítka 1. Tímto nosičem je podle obr. 5 neohebné duté těleso 24, na němž je měřítko 1 připevněno. Snímací konstrukční jednotka 2 je připojena přes unášeč 7 na předmětu k měření, například na stole stroje. K připojení podle vynálezu dochází tím, že snímací konstrukční jednotka 2 je ve výšce neutrální roviny měřítka 1 připojena kloubově na unášeči 7. Kloub tvoří podle obr. 1 listové pružiny 8, 9, jejichž osa leží ve výšce neutrální roviny měřítka 1. Listová pružina 8 je přitom připevněna na snímací konstrukční jednotce 2 a na úhlové součásti 11. Listová pružina 9 je připevněna mezi unášečem 7 a úhlovou součástí 12. Tímto připojením snímací konstrukční jednotky 2 ve výšce neutrální roviny měřítka 1 se kompenzují chyby v měření, vyvolávané deformacemi měřítka 1 v jeho pracovní poloze. K takovým deformacím může docházet například již při upevňování měřtítka 1 v jeho držení.1 and 2, the scale 1 of the incremental measuring device is shown. The sensor assembly 2, which carries the sensor plate 3, is supported directly on the scale 1 by means of slides 4. The illumination device 19 and the photoelectric elements 20, 21 are also provided on the sensor assembly 2. In the plane perpendicular to the scale division plane 1, the sensor assembly 5 is a rigid hollow body 24 on which the scale 1 is attached. The sensor assembly unit 2 is connected via a carrier 7 on an object to be measured, for example on a machine table. The connection according to the invention is achieved in that the sensor assembly 2 is articulated on the carrier 7 at the height of the neutral scale plane 1. The hinge is formed according to FIG. 1 by leaf springs 8, 9 whose axis lies at the height of the neutral scale plane 1. the leaf spring 9 is fixed between the carrier 7 and the angular component 12. This connection of the sensor assembly 2 at the height of the neutral scale scale 1 compensates for measurement errors due to scale distortions 1 in its working position. Such deformations can already occur, for example, when fastening the gauge 1 in its hold.

Obzvláště velké přesnosti měření lze dosahovat, když snímací konstrukční jednotka 2 je v druhé rovině kolmé vůči předešlé, ve výšce střední osy M dělení snímací desky 3, resp. měřítka 1, probíhající ve výšce směru měření, kloubově připojena na unášeči 7. Klouby tvoří opět listové pružiny 13, 14, umístěné ve výšce střední osy M snímací desky 3. Listové pružiny 13, 14 jsou připevněny na spojovací součásti 10 tvaru U a na úhlových součástech 11, 12. Tímto připojením snímací konstrukční jednotky 2 ve výšce střední osy M dělení snímací desky 3 se mohou kompenzovat také chyby v měření, vyvolávané nepřesnostmi vedení snímací konstrukční jednotky 2 v rovině kolmé vůči rovině dělení měřítka 1.Particularly high measurement accuracy can be achieved if the sensor assembly unit 2 is perpendicular to the previous, at the height of the central axis M of the sensor plate division 3, respectively. The hinges are again formed by leaf springs 13, 14 located at the height of the central axis M of the picking plate 3. The leaf springs 13, 14 are mounted on U-shaped fasteners 10 and at angular angles. By this connection of the sensing assembly 2 at the height of the central axis M of the divider of the sensing plate 3, measurement errors due to inaccuracies of the guiding of the sensing assembly 2 in a plane perpendicular to the scale division plane 1 can also be compensated.

Obr. 3 a 4 znázorňují způsob převedení, při němž je snímací konstrukční jednotka 2 připojena kloubově na unášeči 7‘ s pomocí listové pružiny 15 ve výšce neutrální roviny měřítka 1. Ve druhé vůči ní kolmé rovině je však snímací konstrukční jednotka 2 s pomocí vůči zlomu odolných drátových kusů 16, 17 kloubově připojena ve výšce střední osy M dělení snímací desky 3 na unášeči 7‘ tvaru U. Listová pružina 15 je připevněna na snímací konstrukční jednotce 2 a na spojovací součásti 18 tvaru U, na níž jsou také připevněny drátové kusy 16, 17.Giant. 3 and 4 show a conversion method in which the sensor assembly 2 is articulated to the carrier 7 'by means of a leaf spring 15 at a height of the neutral scale plane 1. However, in the second perpendicular plane, the sensor assembly 2 is break-resistant 16, 17 are articulated at the height of the centerline M of the divider of the sensor plate 3 on the U-shaped carrier 7 '. The leaf spring 15 is mounted on the sensor component 2 and on the U-shaped fastener 18 to which the wire pieces 16, 17 are also attached. .

Obr. 5 až 7 znázorňují světelně-elektrické zařízení k měření délek v zapouzdřeném provedení, u něhož je s obzvláštní výhodou použito principu připojení podle obr. 1.Giant. Figures 5 to 7 show a light-electric length measuring device in an encapsulated embodiment in which the connection principle according to Fig. 1 is used with particular advantage.

Dělení měřítka li a snímací desky 3i jsou osvětlována s pomocí žárovky přes kondenzátor. Osvětlovací zařízení 18, obsahující žárovku a kondenzátor, je umístěno na snímací konstrukční jednotce 2i. Světlo, prostupující měřítkem li a snímací deskou 3i, je vrháno na fotoelektrické články 20, 21, jak patrno z obr. 6. Elektrický výstupní signál fotoelektrických článků 20, 21 je přiváděn přes výstupy 22, 23 přímo do zde neznázorněného elektronického počítače vpřed—vzad typu popsaného ve chráněném užitném vzoru NSR 7 413 290.The scaling 11i and the sensing plate 3i are illuminated by means of a bulb through a capacitor. An illumination device 18 comprising a bulb and a capacitor is disposed on the sensing assembly unit 21. Light transmitted through the scale 11 and the sensor plate 3i is projected onto the photoelectric cells 20, 21, as seen in Fig. 6. The electrical output signal of the photoelectric cells 20, 21 is fed through outputs 22, 23 directly to the electronic computer (not shown). of the type described in the protected utility model of the Federal Republic of Germany 7,413,290.

Měřítko li a snímací konstrukční jednotka 2i jsou umístěny za účelem zaclonění vůči vlivům okolního prostředí v neohebném dutém tělese 24, jež je účelně zhotoveno' z plynule taženého hliníku. Měřítko li je na dutém tělese 24 přilepeno. Snímací konstrukční jednotka 2i je vedena přes smýkadla 4i přímo na měřítku li a přes kuličková ložiska 5t, 6i na dutém tělese 24. Na snímací konstrukční jednotce 2i je připevněno kuličkové ložisko 25 prostřednictvím listové pružiny 26 a opírá se o duté těleso 24, přičemž přitlačuje snímací konstrukční jednotku 2i k vodicím plochám na měřítku li a dutém tělese 24. Toto duté těleso 24 je uzavřeno prostřednictvím ohebných, střechovltě uspořádaných těsnicích žeber 27, 28, jimiž proniká táhlý mečovitý unášeč 29.The scale 11 and the sensor assembly 2i are located in a rigid hollow body 24, which is expediently made of continuously drawn aluminum, to shield the environment. The scale 11 is glued to the hollow body 24. The sensor assembly 2i is guided through the slide 4i directly on the scale 11 and through the ball bearings 5t, 6i to the hollow body 24. The sensor assembly 2i attaches the ball bearing 25 via a leaf spring 26 and bears against the hollow body 24 while pressing the sensor This hollow body 24 is closed by means of flexible, roof-like sealing ribs 27, 28, through which the elongated sword carrier 29 penetrates.

K připojení snímací konstrukční jednotky 2i na mečovitý unášeč 29 dochází, jako podle obr. 1 a 2, prostřednictvím listových pružin 8i, 9i; 13i, 14i. Listové pružiny 8i, 9i jsou uspořádány ve výšce neutrální roviny měřítka li. Tímto připojením mohou být kompenzovány chyby v měření, vyvolávané deformacemi měřítka li v jeho pracovní poloze. Listové pružiny 13i, 14i jsou uspořádány ve výšce střední osy M snímací desky 3i. Tímto připojením mohou být kompenzovány chyby v měření, vyvolávané deformacemi měřítka li v jeho pracovní poloze. Listové pružiny 13i, 14i jsou uspořádány ve výšce střední osy M snímací desky 3i. Tímto připojením mohou být kompenzovány chyby v měření, vyvolávané nepřesnostmi vedení na dutém tělese 24. Listová pružina 8i je připevněna na snímací konstrukční jednotce 2i a na úhlové součásti lli. Listová pružina 9i je uspořádána na úhlové součásti 12i a na unášeči 7i. Listové pružiny 13i, 14i jsou připevněny na spojovací součásti lOi tvaru U a na úhlové součásti lli, 12i.The sensor assembly unit 2i is connected to the sword carrier 29, as in FIGS. 1 and 2, by means of leaf springs 8i, 9i; 13i, 14i. The leaf springs 8i, 9i are arranged at the height of the neutral plane of the scale 11. By this connection, measurement errors due to deformations of the scale 11 in its operating position can be compensated. The leaf springs 13i, 14i are arranged at the height of the central axis M of the sensor plate 3i. By this connection, measurement errors due to deformations of the scale 11 in its operating position can be compensated. The leaf springs 13i, 14i are arranged at the height of the central axis M of the sensor plate 3i. By this connection, measurement errors due to inaccuracies of the guides on the hollow body 24 can be compensated. The leaf spring 8i is fixed to the sensor component 2i and to the angular component 11i. The leaf spring 9i is arranged on the angular component 12i and on the carrier 7i. The leaf springs 13i, 14i are fastened to the U-shaped connecting parts 10i and to the angled parts 11i, 12i.

Vynález není omezen na znázorněné světelně-elektrické měřicí zařízení, ale je samozřejmě použitelný i u měřicích zařízení optických, indukčních nebo kapacitních.The invention is not limited to the illustrated light-electric measuring device, but is of course also applicable to optical, inductive or capacitive measuring devices.

Claims

Subject

A length measuring device of a scale whose division is outside the neutral plane and is sensed by a sensing structural unit which is coupled to the measuring object and movable on an auxiliary guide independent of the measuring object guiding, characterized in that the sensing structural the unit (2, 2i) is articulated on the object to be measured, respectively. on the carrier (7, 7 ', 7i) disposed thereon, on the one hand, in the neutral plane of the scale (1, 1i), and on a plane lying rectangular to the neutral plane in the measuring direction running through the median axis (M) a sensor assembly unit (2, 2i).

Device according to claim 1, characterized in that the sensing assembly unit (2, 2i) is directly adjacent to the scale-bearing surface (1, 11i).

Device according to claim 1, characterized in that the sensor assembly unit (2, 2i) is articulated at the height of the neutral plane of the scale (1) on the carrier (7 ') by means of a leaf spring (15) and at the height of the second plane of the invention. the central axis (M) of the separation of the sensor plate (3) with the help of break-resistant wire pieces (16, 17).

Device according to claim 3, characterized in that the sensing assembly unit (2, 2i) is mounted via a leaf spring (15) on a U-shaped component (18) and encircles the scale (1) while being attached via a break-resistant groove pieces (16, 17) on the U-shaped carrier (7 ') and surrounding the scale (1).

Device according to claim 1, characterized in that the sensor assembly unit (2, 2i) is articulated by means of two pairs of leaf springs (8, 9; 13, 14; 8i, 9i; 13i, 14i) to the carrier (7). 7i).

Device according to claim 5, characterized in that the leaf springs (8, 8i; 9, 9i) of one pair are fixed to the angular components (11, 11; 12, 12i) and to the sensing component (2, 2i). as well as on the carrier (7, 7i) and the leaf springs (13, 13i; 14, 14i) of the second pair are attached angular components (11, 11i; 12, 12i) and U-shaped connecting parts (10) 10i). .

Device according to Claims 1 and 2, characterized in that the sensor assembly unit (2i) is supported on guide surfaces on the scale (11i) and on the bending rigid hollow body (24) covering the scale (11i) and the sensor assembly (2). 2i) against environmental influences, wherein the guide surface of the scale (11i) is supported by means of slides (4i) and the guide surface of the hollow body (24) via ball bearings (5i, 6i).

Apparatus according to Claim 7, characterized in that a hollow body (24) adjoins a roller (25) inclined to the scale division plane (li), in particular designed as a ball bearing, which is attached to the sensor assembly unit (2) via a leaf spring (26).