DD245482A1

DD245482A1 - Anordnung zur lagefixierung eines flexiblen messbandes bei der abtastung in laengenmesssystemen

Info

Publication number: DD245482A1
Application number: DD28578885A
Authority: DD
Inventors: Friedrich Tzschach; Heinz Strobel
Original assignee: Zeiss Jena Veb Carl
Priority date: 1985-12-31
Filing date: 1985-12-31
Publication date: 1987-05-06

Abstract

Das Ziel der Erfindung besteht darin, den konstruktiven und fertigungstechnischen Aufwand zu verringern. Als Aufgabe steht die Schaffung einer Anordnung zur Lagefixierung, welche stets einen konstanten Abstand zwischen Abtastelement und Massverkoerperung sichert, welche keine Beschaedigung der Massverkoerperung mit sich bringt und welche mechanische Schwingungen daempft. Die Erfindung besteht darin, dass beidseitig vom Messband gegenueberliegend jeweils ein Distanzelement und ein Gleitelement vorgesehen sind, die jeweils am Abtastkopf befestigt sind. Das Gleitelement ist senkrecht zum Messband beweglich angeordnet und bewirkt ueber Federkraft ein staendiges Anliegen des Messbandes am Distanzelement. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteranspruechen. Fig. 2

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung .

Die Erfindung ist anwendbar bei translatorischen Meßsystemen, bei denen die Positionsinformation durch Abtastung einer inkrementalen Teilung auf einem flexiblen, bandförmigen Teilungsträger mittels eines Tastkopfes gewonnen wird.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind Einrichtungen bekannt bei denen als Teilungsträger ein elastisches Metallband genutzt wird.

Diese Metallbänder werden bevorzugt zum Messen größerer Längen eingesetzt.

Bei freitragenden, flexiblen Bändern sind zur Korrektur des Durchhanges hohe Zugspannungen erforderlich.

Darüber hinaus können Schwingungen des bandförmigen Teilungsträgers die Meßgenauigkeit beeinträchtigen. Bei einer Anordnung gemäß DE 2016253 A1 werden diese Nachteile dadurch beseitigt, daß zwischen dem flexiblen Band und einer Unterlage ein Schaumstoffkörper hoher Längs- und Querelastizität eingefügt ist. Der Schaumstoffkörper ist mit dem flexiblen Band und der Unterlage verklebt.

Darüber hinaus ist das flexible Band breiter als der Schaumstoffkörper ausgeführt.

Am vorspringenden Bandbereich greifen am Ablesegerät beziehungsweise am Tastkopf angebrachte Führungsmittel an.

Nachteile dieser Lösung sind, daß an die Homogenität des elastischen Bandes und des Schaumstoff körpers zur Sicherung einer guten Maßhaltigkeit hohe Forderungen zu stellen sind, daß für die gesamte Meßlänge eine Unterlage mit hinreichender Präzision erforderlich ist und daß bei dieser Anordnung ausschließlich undurchsichtige, elastische Bänder, zum Beispiel aus Metall, eingesetzt werden können.

Es ist aber bekannt, daß Durchlichtsysteme eine höhere Empfindlichkeit, bei geringerem Energieverbrauch und/oder kleinere Meßunsicherheiten besitzen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es,den konstruktiven und fertigungstechnischen Aufwand zur Lagefixierung eines flexiblen Meßbandes zu reduzieren, wobei eine Abtastung der Maßverkörperung einseitig oder durch das Meßband hindurch möglich ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Lagefixierung eines flexiblen Meßbandes zu entwickeln, welche stets einen konstanten Abstand zwischen Abtastelement und Maßverkörperung sichert, welche bei Relativbewegung zwischen Meßband und Abtastelement die Maßverkörperung nicht mechanisch beschädigt, und welche Schwingungen zwischen Meßband und Abtastelement so dämpft, daß diese nur geringe Meßunsicherheiten verursachen.

Erfindungsgemäß ergibt sich die Lösung dieser Aufgabe durch eine den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 entsprechende Ausbildung einer solchen Anordnung.

Die Erfindung ermöglicht die Realisierung von Längenmeßsystemen großer Meßlängen mittels flexibler Meßbänder auch für Durchlicht- und Auflichtsysteme, welche vom Abtastkopf geführt werden. Für die Lagefixierung des Bandes sind außer am Abtastkopf keine zusätzlichen Elemente erforderlich.

Es ist ausreichend, das Band in geeigneter Weise an zwei Punkten des Meßobjektes zu spannen. Erfolgt dies im Inneren eines Meßobjektes, dann kann auch auf einen Berührungsschutz für die Maßverkörperung verzichtet werden.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

So kann vorteilhaft zur Reduzierung des Einflusses der Schwingungen eines freihängenden Meßbandes auf die Meßunsicherheit das federnde Gleitelement mit einem zusätzlichen Dämpfungselement ausgerüstet sein.

Die Form des Distanzelementes und des federnden Gleitelementes werden von der geometrischen Form des abzutastenden Feldes und vom Prinzip des Meßsystems, Auflicht- oder Durchlichtprinzip bestimmt.

Das Distanzelement und das Gleitelement können ganz aus einem Werkstoff mit guten Gleiteigenschaften bestehen. Es ist jedoch auch möglich, die eigentlichen Gleitflächen mit einem Werkstoff mit guten Gleiteigenschaften, das mit kleinem Reibkoeffizienten, zu beschichten.

Zur Reduzierung des Schmutzeinflusses können üblicherweise gekapselte Meßsysteme verwendet werden.

Es ist jedoch auch denkbar, daß an beiden den Transportrichtungen zugeordneten Seiten des Abtastkopfes geeignete Schmutzabweiser angeordnet werden. Besonders kritisch wirken sich Schmutzpartikelchen bei Einsatz von lichtdurchlässigen Plastwerkstoffen als Meßband aus, bei denen die Meßverkörperung in einer Fotoemulsionsschicht gespeichert ist.

Verkratzungen können in diesem Fall zu einem frühzeitigen Ausfall des Meßsystems führen.

Zum Schutz der die Maßverkörperung tragenden Schicht kann deshalb als Schutzschicht ein zweites Band aus gleichem lichtdurchlässigen Plastwerkstoff wie das die Maßverkörperung tragende Band angeordnet werden, so daß dieses zweite Band die Maßverkörperung des ersten Bandes schützt.

Es ist zweckmäßig, beide Bänder durch Thermoschweißen in den Randzonen seitlich der Informationsspuren oder durch Kleben mit einer elastischen, die Maßverkörperung nicht beschädigenden, chemischen Substanz zu verbinden.

Ausführungsbeispiele

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und zwar zeigen:

Fig. 1: ein Schema der erfindungsgemäßen Anordnung

Fig. 2: ein Ausführungsbeispiel für ein Durchlichtlängenmeßsystem

Fig. 3: ein Ausführungsbeispiel für ein federndes Gleitelement

Fig.4: ein Ausführungsbeispiel für ein Meßband mit zusätzlichem Schutzband

Das genutzte Grundprinzip ist in Fig. 1 dargestellt.

Ein fotoelektrischer Tastkopf 1 ist an einem beweglichen (feststehenden) Element einer Meßmaschine oder Werkzeugmaschine starr angekoppelt.

Ein die inkrementale Information tragendes Band 3 ist an zwei Punkten an feststehenden (beweglichen) Teilen der Meßmaschine oder Werkzeugmaschine befestigt. Die Lageorientierung des Bandes zum Tastkopf erfolgt durch ein abstimmbares Distanzelement 4 und durch ein federndes Gleitelement 5, das gleichfalls dämpfende Wirkung besitzen kann.

In Fig. 2 sind die Elemente 4 und 5 für ein Durchlichtmeßsystem detaillierter dargestellt.

Das Distanzelement 4 wird mit einem Feinstgewinde direkt an das eigentliche Abtastelement 6 Abtastscheibe und Fotoempfänger geschraubt und zum Beispiel mittels Klemmschraube 8 in seiner Lage fixiert. Der meßsystembedingte Abstand a kann in einfacher Weise zum Beispiel mit einer Feinmeßschraube im ausgebauten Zustand des eigentlichen Abtastelementes 6 durch Verdrehen des Distanzelementes 4 eingestellt werden. Die dem Band 3 zugeordnete Seite 9 des Distanzelementes 4 ist poliert.

Besteht das Distanzelement 4 zum Beispiel aus Stahl, kann zur Verbesserung der Gleiteigenschaften die Oberfläche mit einem Material mit guten Gleiteigenschaften, zum Beispiel Teflon, beschichtet werden, wenn nicht.bereits das ganze Distanzstück 4 aus einem derartigen Material besteht. Um Verkratzungen des Bandes 3 durch scharfe Kanten des Distanzelementes 4zu verhindern, sind die dem Band 3zugeordneten Kanten 10 abgerundet.

Auf die Bandunterseite wird über eine Feder ein Gleitelement 11 gedrückt.

Dieses Element 11 sichert, daß das Band 3 immer am Distanzelement 4 anliegt und Bandwölbungen stark reduziert werden.

Im Falle von Durchlichtsystemen muß das Gleitelement 5 durchbrochen sein, um den Strahlengang der Beleuchtungseinrichtung 7 freizugeben.

Im einfachsten Fall kann die erforderliche Federkraft mit einem Körper 12 aus elastischem Material, wie zum Beispiel aus Weichgummi oder Schaumstoff, realisiert werden, wobei besonders beim elastischen Schaumstoffkörper gleichzeitig Bandschwingungen gedämpft werden.

Eine weitere Ausführungsform für das federnde Gleitelement 5 ist in Fig.3 dargestellt.

Zwei ringförmige, einseitig offene Hohlkörper 13 und 14 sind in der dargestellten Weise zusammengefaßt. Im Inneren des entstehenden ringförmigen Hohlraumes befindet sich eine Feder 15, die die erforderliche Kraft zum Andrücken des Bandes 3 an das Distanzelement 4 erzeugt.

Durch zusätzliche Bohrungen 16 in der Mantelfläche eines der beiden Hohlkörper 13 oder 14 und/oder durch geeignete Dimensionierung des Luftspaltes 18 zwischen beiden Körpern 13und 14 kann ein ausreichender Dämpfungsfaktor zur Reduzierung des Einflusses von Bandschwingungen realisiert werden.

Bei Auflichtsystemen kann der innere Freiraum 17 entfallen.

In Fig.4 ist die Ausführungsform zum Schutz der Informationsspur 20 des elastischen Bandes 3 bei Einsatz eines lichtdurchlässigen Plastwerkstoffes dargestellt.

Die Information ist in einem Strukturierungsprozeß in einer fotochemischen Schicht 19 zum Beispiel Fotoemulsion, angebracht.

Zum Schutz dieser Informationsschicht wird ein zweites Band 20 aus gleichem, lichtdurchlässigem Plastwerkstoff auf der die Information tragenden Seite des Bandes 3 angeordnet.

Sind die Bänder 3 und 21 aus thermoplastischem Werkstoff hergestellt, kann die Verbindung durch Thermoschweißen erfolgen.

Zur Verbindung beider Bänder 3 und 21 kann jedoch auch ein elastischer Klebstoff verwendet werden.

Bessere Ebenheiten sind erreichbar, wenn die Klebung nicht nur in den Randzonen 21 erfolgt. In diesem Falle muß der Kleber aus lichtdurchlässigemfdie Fotoschicht 19 nicht angreifendem Material bestehen.

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Lagefixierung eines flexiblen Meßbandes bei der Abtastung in Längenmeßsystemen, mit einem Abtastkopf, der Abtastelemente enthält und der in Längsrichtung relativ zu der auf dem Meßband befindlichen Meßverkörperung verschiebbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Abtastelementen (6) und der die Maßverkörperung (19) tragenden Seite des Meßbandes (3) ein abstimmbares im Abtastkopf (1) befestigtes Distanzelement (4) mit ebener Anlagefläche für das Meßband (3) angeordnet ist, daß an der gegenüberliegenden Seite des Meßbandes (3) koaxial zum Distanzelement (4) ein im wesentlichen senkrecht zur Ebene der Maßverkörperung (19) bewegliches Gleitelement (5) mit ebener Anlagefläche vorgesehen ist, und daß das Meßband (3) durch eine am Gleitelement (5) wirkende Federkraft ständig am Distanzelement (4) anliegt. . .
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlageflächen des Distanzelementes (4) und des Gleitelementes (5) poliert sind,
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlageflächen des Distanzelementes (4) und des Gleitelementes (5) mit einem zusätzlichen Werkstoff (1) beschichtet sind.
4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die zur Transportrichtung orientierten Kanten (10) des Distanzelementes (4) und des Gleitelementes (5) abgerundet sind.
5. Anordnung nach Anspruch 1 bis4, dadurch gekennzeichnet, daß am Gleitelement (5) zusätzlich Dämpfungselemente (16) (18) für die Bewegung senkrecht zum Meßband (3) vorgesehen sind.
6. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Distanzelement (4) und/oder das Gleitelement (5) als zylindrische Hohlkörper (17) mit kreisringförmigen Auflageflächen ausgebildet sind.
7. Anordnung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Maßverkörperung (19) des Meßbandes (3) durch ein zusätzliches Schutzband (20) abgedeckt ist, wobei dieses seitlich der Maßverkörperung (19) mit dem Meßband (3) fest verbunden ist.