DD269439A1

DD269439A1 - Verfahren zur herstellung einer messverkoerperung fuer ein laengenmesssystem mit optoelektronischer durchlichtabtastung eines strukturierten, bandfoermigen und eleastischen teilungstraegers

Info

Publication number: DD269439A1
Application number: DD31343188A
Authority: DD
Inventors: Gerd Schuchardt; Hans-Joachim Freitag; Gerhard Boehme; Heinz Strobel; Friedrich Tzschach; Lothar Voigt
Original assignee: Zeiss Jena Veb Carl
Priority date: 1988-03-07
Filing date: 1988-03-07
Publication date: 1989-06-28

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Massverkoerperung fuer ein Laengenmesssystem mit optoelektronischer Durchlichtabtastung eines strukturierten, bandfoermigen und elastischen Teilungstraegers. Die Erfindung besteht darin, dass bei einem Verfahren, bei dem eine auf dem Teilungstraeger befindliche Teilung durch Laengenaenderung des Teilungstraegers auf einen definierten Abstand der Teilungsmarken gebracht wird, der Teilungstraeger in seinem elastischen Bereich gedehnt ueber die gesamte Laenge der Teilung, jedoch ausserhalb der abzutastenden Teilungsmarken, fest mit einer Armierung verbunden wird, welche zwischen zwei Fixpunkten zumindest im gespannten Zustand in Laengsrichtung des Teilungstraegers Massstabilitaet aufweist.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft die Herstellung insbesondere langer Maßverkörperungen, wie sie vorwiegend im Maschinenbau eingesetzt werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, bei der Herstellung von Maßverkörperungen für Längenmeßsysteme Materialien zu verwenden, die zumindest im gespannten Zustand die Anforderungen an die Maßstabilität erbringen, wie sie an Maßverkörperungen gestellt werden. So werden vergoldete Stahlbänder für Auflichtsysteme oder starre Glaskörper für Durchlichtsysteme konstruktiv so ausgelegt und bei Längenmeßsystemen verwendet, daß von außen wirkende Kräfte, Temperaturen, Feuchtigkeit u.a. Umwelteinflüsse, sich möglichst gering auf das Meßergebnis auswirken. Derartige Materialien bzw. Konstruktionen sind in der Herstellung materialintensiv und kostenaufwendig.

Es ist weiterhin bekannt, flexible Maßbänder aus Verbundmaterialien zu verwenden, die durch den Einsatz von Zugträgern und Faser-Werkstoffen, insbesondere Kohlestoffasern, mechanisch stabilisiert sind (DE 2950580 A1, EP 0030726, DD 141998,

Nachteilig hierbei ist, daß Maßbänder aus Verbundmaterialien nicht die optischen Parameter, wie Transparenz und Homogenität, erfüllen, die an eine Maßverkörperung für Durchlichtsysteme zu stellen sind.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, welches die Verwendung von billigem, flexiblem, durchsichtigem und strukturierbarem Bandmaterial erlaubt.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eine Maßverkörperung für ein Längenmeßsystem zu entwickeln, welches einfach durchführbar ist und die Verwendung von für die Durchlichtabtastung geeignetem Bandmaterial, das unter dem Einfluß von Kräften, Temperatur und Feuchtigkeit von sich aus nicht die erforderliche Längenstabilität erbringt, ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren zur Herstellung einer Maßverkörperung für ein Längenmeßsystem mit optoelektronischer Durchlichtabtastung eines strukturierten, bandförmigen und elastischen Teilungsträgers, bei dem eine auf dem Teilungsträger auf einen definierten Abstand der Teilungsmarken gebracht wird, dadurch gelöst, daß der Teilungsträger in seinem elastischen Bereich gedehnt über die gesamte Länge der Teilung, jedoch außerhalb der abzutastenden Teilungsmarken, fest mit einer Armierung verbunden wird, welche zwischen zwei Fixpunkten zumindest im gespannten Zustand in Längsrichtung des Teilungsträgers Maßstabilität aufweist.

Das Verfahren ermöglicht es, bei der Herstellung der Maßverkörperung die Vorteile eines billigen, flexiblen, durchsichtigen und gut strukturierbaren Bandmaterials als Teilungsträger zu nutzen, indem dieses durch eine Armierung mit einem Material, welches die erforderliche Längenstabilität aufweist; jedoch selbst nicht vorteilhaft strukturierbar ist, die notwendige Längenstabilität aufgeprägt wird. Dabei ist es notwendig, diese Armierung bei Durchlichtmeßsystemen und bezüglich der Strichrichtung über die gesamte Funktionslänge des Teilungsträgers in der Teilungsrichtung außerhalb der Teilungszone fest mit dem bandförmigen Teilungsträger zu verbinden und beim Herstellen dieser Verbindung dafür zu sorgen, daß zuvor der Teilungsträger in seinem Elastizitätsbereich in Teilungsrichtung gedehnt wird. Durch diese Dehnung, mit der dieser Teilungsträger gegen die Armierung fixiert wurde, wird der Effekt erreicht, daß in Teilungsrichtung an jeder Stelle eine resultierende Zugspannung verbleibt, die das Teilungsträgerband straff hält. Besonders vorteilhaft ist es dabei, als Armierung bandförmiges Material zu verwenden, welches ebenfalls billig sein kann, da an seine Strukturierbarkeit keine Ansprüche zu stellen sind, sondern es nur Zugkräfte zu übertragen hat, wie z. B. Stahlband ohne polierte oder hochveredelte Oberfläche. Vorteilhaft wird eine solche Maßverkörperung dann bei der Anwendung über die bandförmige Armierung zwischen zwei Fixpunkten an der Maschine, die mit dem Längenmeßsystem ausgestattet werden soll, in Teilungsrichtung straff aufgespannt. Die dadurch entstehende zusätzliche Dehnung im Teilungsträgerband kann bei der Bemessung der Grunddehnung berücksichtigt werden. Besonders vorteilhaft ist es weiterhin, mehrere Stränge eines solchen Armierungsbandes für die Armierung des Teilungsträgers zu verwenden, insbesondere Stränge beiderseits der Teilungszone bezüglich der Strichrichtung. Dadurch erhöht sich die Längs-Stabilität der Maßverkörperung, und dies insbesondere dann, wenn die Stränge an den beiden Enden der Maßverkörperung untereinander mechanisch verbunden werden und dadurch eine Verteilung der Aufspannkräfte aus der Aufspannung der Maßverkörperung auf die Maschine auf diese Armierungsstränge erreicht wird. Dabei ist es weiterhin vorteilhaft, die mechanischen Verbindungselemente für die Stränge an den beiden Enden des Teilungsträgers ebenfalls mechanisch mit dem Teilungsträgerband an diesen Stellen zu verbinden, um eine homogene Spannungsverteilung im Teilungsträgerband zu erreichen.

Wenn der Teilungsträger im armierten Zustand die Sollteilung aufweisen soll, ist es vorteilhaft, ihn entweder in diesem Zustand zu strukturieren oder im nichtarmierten und damit dehnungsfreien Zustand entsprechend verkürzt zu strukturieren. Weiterhin kann vorteilhaft das strukturierte Teilungsträgerband vor oder nach der Armierung mit zusätzlichen Schutzschichten gegen Verschmutzung und zum mechanischen Schutz überzogen werden.

Ausf Uhrungsbeispiel

Zur Veranschaulichung des Verfahrens ist in der Zeichnung eine gefertigte Maßverkörperung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1: ein Schema einer Maßverkörperung Fig. 2: ein Schnitt der Fig. 1 nach der Linie A-A

Auf einem bandförmigen Teilungsträger 1 aus glasklarem Polyester-Film, der mit Foto-Emulsion beschichtet ist, wird auf einer bekannten Strukturiereinrichtung eine Rasterstruktur 10 aufgebracht. Diese Rasterstruktur wird gegenüber der von der gesamten Maßverkörperung geforderten Sollteilung um 1 mm pro Meter verkürzt geteilt. Der Teilungsträger 1 ist 3cm breit und 0,2 mm dick, die Strichlänge der mittig liegenden Rasterstruktur ist 0,5cm. Die Armierungsband-Stränge 2 und 3 sind jeweils 1 cm breit und werden bündig auf dem Teilungsträger 1 aufgebracht. Sie liegen damit außerhalb der mittig liegenden 0,5cm breiten Teilungszone 10. Bei der Aufbringung der Armierungsstränge wird zunächst der Teilungsträger mittels einer nicht dargestellten Dehneinrichtung um eine Grunddehnung von 1 mm pro Meter gedehnt. In diesem gedehnten Zustand werden die bandförmigen Armierungsstränge 2 und 3 über die gesamte Länge in Teilungsrichtung fest verklebt mit dem Teilungsträger 1. Die Armierungsstränge 2 und 3 sind 1 cm breite und 0,3 mm dicke Bänder aus Stahl. Die Grunddehnung von 1 mm ergibt sich aus den Materialeigenschaften des verwendeten Teilungsträgermaterials Polyesther und späteren Einsatzbedingungen, die im folgenden beispielhaft aufgeführt sind: Einsatzbeanspruchung mechanisch: der Ε-Modul sei 4 · 10⁴kp/cm², die zu erwartende Zugbeanspruchung bei der Abtastung σ = 4kp/cm².

e = £ = ΙΟ"⁴, d. h. 0,1 mm pro Meter Dehnung.

Einsatzbeanspruchung durch Feuchte:

Feuchte-Ausdehnungs-Koeffizient sei 10~^smm pro% Luftfeuchte; die zu erwartende Feuchteänderung im Einsatz sei 40%, d.h.

40 · 10~⁵mm = 4 · 10"⁴mm, d.h. 0,4mm pro Meter Dehnung.

Einsatzbeanspruchung durch Temperatur:

Temperatur-Koeffizient sei 10"⁵mm pro K; die zu erwartenden Temperaturänderungen seien 2OK, d.h.

20 10~⁵mm = 2 10~⁴mm, d.h. 0,2mm pro Meter Dehnung.

In der ungünstigsten Konstellation könnten also 0,1 mm + 0,4mm +0,2 mm = 0,7 mm Dehnung auftreten. Daraus ergibt sich, mit einer zusätzlichen Sicherheit von 0,3mm, eine Grunddehnung von 1 mm/m.

Nach der erfolgten Armierung werden die Verbindungselemente 4 und 5 mit den Armierungssträngen 2 und 3 fest verbunden.

Außerdem werden die Verbindungselemente 4 und 5 mit dem Teilungsträger 1 verklebt. An den Verbindungselementen 4 und 5 werden die Aufspannelemente 8 und 9 angebracht. Damit ist die gesamte Maßverkörperung komplett und kann am Einsatzort, einem Maschinenbett z. B., zwischen den Fixpunkten 6 und 7 unter Einschaltung von nicht dargestellten Aufnahmeeinrichtungen aufgespannt werden. Weiterhin können bei langen Maßverkörperungen zur Reduzierung des Durchhanges in gewissen Abständen vertikal wirkende Aufhängungen vorgesehen werden, die in den Fig. 1 und 2 ebenfalls nicht dargestellt sind.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Maßverkörperung für ein Längenmeßsystem mit optoelektronischer Durchlichtabtastung eines strukturierten, bandförmigen und elastischen Teilungsträgers, bei dem eine auf dem Teilungsträger befindliche Teilung durch Längenänderung des Teilungsträgers auf einen definierten Abstand der Teilungsmarken gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß derTeilungsträger (1) in seinem elastischen Bereich gedehnt über die gesamte Länge der Teilung (10), jedoch außerhalb der abzutastenden Teilungsmarken, fest mit einer Armierung (2,3) verbunden wird, welche zwischen zwei Fixpunkten (6,7) zumindest im gespannten Zustand in Längsrichtung des Teilungsträgers (1) Maßstabilität aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Armierung (2,3) Armierungsband verwendet wird, welches in Teilungsrichtung vordem Verbinden mit dem Teilungsträger (1) gespannt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Armierungsband mit mehreren Strängen (2,3) verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierungsstränge (2,3) an den beiden Enden der Maßverkörperung (1) untereinander durch mechanische Verbindungselemente (8,9) fest verbunden werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente (8,9) mit dem Teilungsträger (1) fest verbunden werden.