DD297233A5 - ARRANGEMENT FOR POSITION FIXING OF A FLEXIBLE DIVISION OF A LENGTH MEASUREMENT SYSTEM ON A MACHINE - Google Patents

ARRANGEMENT FOR POSITION FIXING OF A FLEXIBLE DIVISION OF A LENGTH MEASUREMENT SYSTEM ON A MACHINE Download PDF

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DD297233A5 DD90343321A DD34332190A DD297233A5 DD 297233 A5 DD297233 A5 DD 297233A5 DD 90343321 A DD90343321 A DD 90343321A DD 34332190 A DD34332190 A DD 34332190A DD 297233 A5 DD297233 A5 DD 297233A5
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Abstract

In an arrangement for positioning a flexible division carrier of a length-measuring system on a machine, a strip-shaped elastic division carrier (1) for translational division with preloading is mounted on a first machine element (2). A device (5) for scanning the division is provided on a second machine element (3) which moves relative to the first machine element (2). At least two limiting elements (6, 7) which limit the position of the elastic division carrier (1) are mounted in said scanning device. In relation to the scanning device (8), at least one limiting element (6; 7) is located on each side of the division carrier (1), the distance (A) in the scanning direction (8) from the limiting elements (6, 7) to the two sides of the division carrier (1) being less than or equal to the permissible position tolerance (T) of the division (9) relative to the scanning device (5) minus the thickness (D) of the division carrier.

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung ist anwendbar bei translatorischen Meßsystemen, bei denen die Positionsinformation durch Abtastung einer Teilung auf einem flexiblen, bandförmigen Teilungsträger mittels eines Tastkopfes gewonnen wird.The invention is applicable to translational measuring systems in which the position information is obtained by scanning a graduation on a flexible band-shaped graduation carrier by means of a probe head.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions Es sind Meßeinrichtungen bekannt, bei denen als Teilungsträger elastische Metallbänder unter Vorspannkraft eingesetzt werdenThere are known measuring devices in which elastic metal bands are used under biasing force as a division carrier

(US 3816002, DD 269439 AD.(US 3816002, DD 269439 AD.

Bei freitragenden, flexiblen Teilungsträgern können Schwingungen und große Relatiwerlagerungen zwischen TeilungsträgerIn cantilevered, flexible graduation carriers oscillations and large Relatiwerlagerungen between Teilungssträger

und Abtasteinheit quer zur Moßrichtung die Meßgenauigkeit beeinträchtigen bzw. zum Meßsystemausfall führen.and scanning unit across the Moßrichtung affect the accuracy and lead to Meßsystemausfall.

Bei einer Anordnung gemäß DE 2016253 A1 werden diese Nachteile beseitigt, indem zwischen dem flexiblen Band und einerIn an arrangement according to DE 2016253 A1, these disadvantages are eliminated by placing between the flexible band and a Unterlage ein Schaumstoffkörper hoher Längs- und Querelastizität eingefügt ist und mit dem Band und der Unterlage verklebtPad is inserted a foam body high longitudinal and transverse elasticity and glued to the tape and the pad

ist. Darüber hinaus ist das flexible Band breiter als der Schaumstoffkörper, so daß am vorspringenden Bandbereichis. In addition, the flexible band is wider than the foam body, so that at the projecting band area

Führungsmittel der Abtasteinrichtung angreifen.Guiding guide means of the scanning device. Nachteile dieser Lösung sind, daß an die Homogenität des Materials des elastischen Bandes und des Schaumstoffkörpers zurDisadvantages of this solution are that to the homogeneity of the material of the elastic band and the foam body for Sicherung einer guten Maßhaltigkeit der Teilung hohe Forderungen zu stellen sind und daß oine Unterlage mit hoher EbenheitEnsuring a good dimensional accuracy of the division are high demands to make and that oine pad with high flatness

für die gesamte Meßlänge erforderlich ist.is required for the entire measuring length.

In DD 245482 A1 ist eine Lösung beschrieben, bei der zwischen den Abtastelemonten und der die Maßverkörperung tragendenIn DD 245482 A1 a solution is described in which between the Abtastelemonten and carrying the material measure Seite des Meßbandes ein abstimmbares im Abtastkopf befestigtes Distanzelement mit einer ebenen Anlagefläche für dasSide of the measuring tape a tunable in the scanning head fixed spacer element with a flat contact surface for the Meßband angeordnet ist und bei der an der gegenüberliegenden Seite des Meßbandes ein bewegliches Gleitelement mittelsMeasuring tape is arranged and at the on the opposite side of the measuring tape, a movable sliding member by means Federkraft das Meßband ständig gegen das Distanzelement drückt.Spring force constantly presses the measuring tape against the spacer element. Diese Lösung führt vor allem bei langen Meßbändern und bei Meßbändern mit geringer Längssteifigkeit, wie z.B. beiThis solution leads, above all, to long measuring tapes and measuring tapes with a low longitudinal stiffness, such as e.g. at Teilungsträgern aus Polyester oder Polyester/Stahlbandverbund, zu sehr großen Meßfehlern, vor allem beiDivision carriers made of polyester or polyester / steel band composite, to very large measuring errors, especially at Meßrichtungsumkehr, da die Gleitreibung des Distanzelementes und des angefederten Gleitelementes nicht mehrMeasuring direction reversal, since the sliding friction of the spacer element and the spring-loaded sliding element no longer

vernachlässigbar ist.is negligible.

Weiterhin wurde eine Lösung vorgeschlagen, bei der zur Lagebegrenzung des elastischen Teilungsträgers in derFurthermore, a solution has been proposed in which to limit the position of the elastic division carrier in the Abtasteinrichtung Begrenzungselemente, vorzugsweise als Rollen auf beiden Seiten des Teilungsträgers, so angeordnet sind,Scanning device limiting elements, preferably as rollers on both sides of the graduation carrier, are arranged so

daß im Normalfall der Teilungsträger mit der Abtasteinrichtung nicht in Berührung steht. Bei zu großen Relativverlagerungen zwischen dem flexiblen Teilungsträger und der Abtasteinrichtung wird der flexible Teilungsträger durch diethat in the normal case the graduation carrier is not in contact with the scanning device. With too large relative displacements between the flexible graduation carrier and the scanner of the flexible graduation carrier is through

Begrenzungselemente so in der Abtasteinrichtung zwangsgeführt, daß eine sichere Abtastung der Teilung durch dieForced so constrained in the scanner that a secure scanning of the division by the Abtasteinrichtung gewährleistet wird. Diese Anordnung besitzt jedoch vor allem für lange frei gespannte Teilungsträger denScanning is guaranteed. However, this arrangement has especially for long freely stretched graduation carrier the Nachteil, daß die Schwingungsdämpfung für den Teilungsträger schlecht ist und daß keine kontinuierlichen AnlageverhältnisseDisadvantage that the vibration damping for the graduation carrier is poor and that no continuous investment conditions

zwischen Begrenzungselementen und Teilungsträger erreicht werden. Weiterhin wurde eine Lösung vorgeschlagen, bei der einebe achieved between boundary elements and graduation carrier. Furthermore, a solution has been proposed in which a

zwangsweise Zuordnung des gespannten elastischen Teilungsträger.3 in der Abtasteinrichtung durch mindestens zwei Führungselemente erfolgt, die In der Abtasteinrichtung so angeordnet sind, daß eine ständige Berührung gegeben ist. Diese Anordnung hat die Nachtelle, daß Meßfehler verursachende Kräfte und ein höherer Verschleiß am Teilungsträger auftreten können.forcibly assigning the tensioned elastic Teilungsträger.3 in the scanning device by at least two guide elements, which are arranged in the scanning device so that a constant contact is given. This arrangement has the disadvantage that measuring error causing forces and a higher wear on the graduation carrier can occur.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es einerseits, die Meßfehler bei frei gespannten Bandmeßsystemen zu verringern und andererseits den konstruktiven und fertigungstechnischen Aufwand zur Lagefixierung des flexiblen Teilungsträgers zu reduzieren und darüber hinaus die Lebensdauer und Zuverlässigkeit der Meßsysteme zu erhöhen.The aim of the invention is on the one hand to reduce the measurement errors in free-tension Bandmeßsystemen and on the other hand to reduce the design and manufacturing effort to fix the position of the flexible graduation carrier and beyond to increase the life and reliability of the measuring systems.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Lagefixierung eines flexiblen Teilungsträgers zi· entwickeln, welche stets einen fest votgegebenen Lageberelch zwischen Abtastelement und Maßverkörperung sichert, welche bei der Relativbewegung zwischen Teilungsträger und Abtastelement die Längskräfte auf den Teilungsträger reduziert, welche Schwingungen des Teilungsträgers so dämpft, daß sie nur geringe Meßunsicherheiten verursachen, und welche den Verschleiß am Teilungsträger wesentlich reduziert.The invention is based on the object of developing an arrangement for fixing the position of a flexible graduation carrier, which always ensures a fixed position between the scanning element and the material measure, which reduces the longitudinal forces on the graduation carrier during the relative movement between the graduation carrier and the scanning element, thus determining the oscillations of the graduation carrier dampens that they cause only small Meßunsicherheiten, and which significantly reduces wear on the graduation carrier.

Erfindungsgemäß ergibt sich die Lösung dieser Aufgabe dadurch, daß bei einer Anordnung zur Lagefixierung ein bandförmiger elastischer Teilungsträger, der unter hoher Vorspannkraft an einem Maschinenbett fest eingespannt ist, mit einer fremdgeführten Abtasteinrichtung abgetastet wird und daß der Teilungsträger und damit auch die abzutastende Teilung der Abtasteinrichtung zwangsweise zugeordnet ist. Diese Zuordnung erfolgt mittels unter Luftdruck stehenden Gruppen von Düsenpaaren, wobei die Einzeldüsen eines Einzeldüsenpaares sich bezüglich der Abtastrichtung auf beiden Seiten des Teilungsträgers befinden und gegenüberstehen. Mindestens eine Einzeldüse des Düsenpaares ist in Abtastrichtung beweglich angeordnet und wird mittels eines krafterzeugenden Elementes, einer Feder oder eines pneumatischen Druckkolbens, in Richtung der anderen Düse gedrückt, wobei diese Bewegungsmöglichkeit in Richtung der anderen Düsen durch einen Anschlag begrenzt wird. Für die Erzeugung hinreichender Kräfte zur Lagestabilisierung des Teilungsträgers in den Düsenpaaren sind sehr kleine Luftspalte erforderlich, die schon in der Dickentoleranz des Teilungsträgers liegen. Durch die bewegliche Düse und das Kräftegleichgewicht der beweglichen Düse zwischen der Druckluft im Düsenpaar und dem krafterzeugenden Element wird annähernd der Luftspalt trotz Dickenschwankungen des Teilungsträgers konstantgehalten. Der feste Anschlag ist so angeordnet, daß bei fehlender Druckluft die bewegliche Düse nicht gegen den Teilungsträger gedrückt werden kann. Die Kraft des krafterzeugenden Elementes kann aber auch so eingestellt werden, daß die bewegliche Düse erst vom Anschlag abhebt, wenn die Teilungsträgerdicke so groß wird, daß ein kritischer minimaler Luftspalt erreicht wird. Diese Anordnung gewährleistet eine hohe Lagestabilisierung des Teilungsträge! s für die Zwangsführung des Teilungsträgers zur Abtasteinrichtung, ohne daß auf den Teilungsträger Kräfte in Meßrichtung eingeleitet werden. Da keine Berührung zwischen Abtasteinrichtung und Teilungsträger vorliegt, arbeitet diese Zwangsführung auch verschleißfrei.According to the invention, the solution of this task results from the fact that in a position fixing arrangement a band-shaped elastic graduation carrier, which is firmly clamped under high biasing force on a machine bed is scanned with a foreign-guided scanning and that the graduation carrier and thus the scanned division of the scanning forcibly assigned. This assignment is carried out by means of air-pressure groups of nozzle pairs, wherein the individual nozzles of a single nozzle pair are located with respect to the scanning direction on both sides of the graduation carrier and face each other. At least one individual nozzle of the nozzle pair is arranged to be movable in the scanning direction and is pressed by means of a force-generating element, a spring or a pneumatic pressure piston in the direction of the other nozzle, this movement possibility is limited in the direction of the other nozzle by a stop. For generating sufficient forces to stabilize the position of the graduation carrier in the nozzle pairs very small air gaps are required, which are already in the thickness tolerance of the graduation carrier. Due to the movable nozzle and the force balance of the movable nozzle between the compressed air in the nozzle pair and the force-generating element, the air gap is approximately kept constant despite thickness variations of the graduation carrier. The fixed stop is arranged so that in the absence of compressed air, the movable nozzle can not be pressed against the graduation carrier. However, the force of the force-generating element can also be adjusted so that the movable nozzle does not lift off the stop until the graduation carrier thickness becomes so great that a critical minimum air gap is achieved. This arrangement ensures a high position stabilization of the Teilungssträge! s for the positive guidance of the graduation carrier to the scanning without forces are introduced to the graduation carrier in the direction of measurement. Since there is no contact between scanning device and graduation carrier, this forced operation also works wear-free.

Ausführungsbeispielembodiment

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Fig. 1 zeigt eine Schnittdarstellung der Ausführung im Idealzustand.In the drawing, an embodiment of the invention is shown schematically. Fig. 1 shows a sectional view of the embodiment in the ideal state.

Ein elastischer Teilungsträger 1 mit der Dicke D ist unter Vorspannkraft fest an einem Maschinenelement 2 eingespannt. An einem Maschinenelement 3, welches zum Maschinenelement 2 in Meßrichtung 4 relativ beweglich ist, ist eine Abtasteinrichtung 5 starr angekoppelt.An elastic division carrier 1 with the thickness D is firmly clamped under pretensioning force on a machine element 2. On a machine element 3, which is relatively movable to the machine element 2 in the measuring direction 4, a scanning device 5 is rigidly coupled.

Durch ein Düsenpaar, aus Einzeldüsen 6 und 7 bestehend, wird mittels einer Druckkraft mit dem Druck p, in sehr kleinen Luftspalten 8 und 9 eine Kraft zwischen dem Teilungsträger 1 und den Einzeldüsen 6,7 erzeugt, welche den Teilungsträger 1, bezogen auf das Düsenpaar, in einer stabilen Lage hält. Die in Abtastrichtung 10 bewegliche Einzeldüse 7, die, bezogen auf den Teilungsträger 1 der feststehenden Düse 6, gegenüber angeordnet ist, wird durch eine Feder 11 gegen einen Anschlag 12 gedrückt. Dieser Anschlag gibt die Grundluftspaltabstände 8 und 9 vor. Die Feder 11 ist so ausgelegt, daß die bewegliche Einzeldüse 7 erst vom Anschlag 12 abhebt, wenn die Teilungsträgerdicke D so groß wird, daß ein kritischer minimaler Luftspalt erreicht wird. Dadurch wird verhindert, daß bei Überschreitung von Dickentoleranzen des Teilungsträgers 1 eine Berührung von Teilungsträger 1 und Einzeldüsen 6,7 auftreten kann.By a pair of nozzles, consisting of individual nozzles 6 and 7, a force between the graduation carrier 1 and the individual nozzles 6.7 is generated by means of a pressure force with the pressure p, in very small air gaps 8 and 9, which the graduation carrier 1, based on the nozzle pair , keeps in a stable position. The movable in the scanning direction 10 individual nozzle 7, which, based on the graduation carrier 1 of the fixed nozzle 6, opposite, is pressed by a spring 11 against a stop 12. This stop specifies the basic air gap distances 8 and 9. The spring 11 is designed so that the movable single nozzle 7 does not lift off the stop 12 until the graduation carrier thickness D becomes so great that a critical minimum air gap is reached. This prevents that when exceeding thickness tolerances of the graduation carrier 1, a touch of graduation carrier 1 and individual nozzles 6,7 may occur.

Claims (4)

1. Anordnung zur Lagefixierung eines flexiblen Teilungsträgers eines Längenmeßsystems an einer Maschine, bei der an einem ersten Maschinenelement der Teilungsträger für eine translatorische Teilung angebracht ist und bei der an einem zweiten Maschinenelement, welches zum ersten Maschinenelement relativ beweglich ist, eine Abtasteinrichtung für die Teilung angebracht ist, wobei eine Einrichtung zur zwangsweisen relativen Zuordnung zwischen Teilungsträger und Abtasteinrichtung in Abtastrichtung vorgesehen ist, gekennzeichnet dadurch, daß in der Abtasteinrichtung (5) eine mit einem pneumatischen Drucksystem in Verbindung stehende Gruppe von Düsenpaaren, die aus mindestens einem Einzeldüsenpaar besteht, enthalten ist, wobei die Einzeldüsen (6,7) eines Einzeldüsenpaares sich bezüglich der Abtastrichtung (10) auf beiden Seiten des Teilungsträgers (1) befinden, und mindestens eine Einzeldüse (7) der gesamten Gruppe gegenüber der Abtasteinrichtung (5) in Abtastrichtung (10) beweglich ist, wobei diese Bewegungsmöglichkeit in Richtung der anderen Einzeldüse (6) des Düsenpaares durch einen Anschlag (12) begrenzt ist, der einen Mindestabstand zur anderen Einzeldüse (6) des Düsenpaares gewährleistet, und daß ein krafterzeugendes Element (11) enthalten ist, welches diese bewegliche Einzeldüse (7) in Richtung dieses Anschlages (12) drückt.1. Arrangement for fixing the position of a flexible graduation carrier of a length measuring system on a machine in which is mounted on a first machine element of the graduation carrier for a translational division and in which a second machine element, which is relatively movable to the first machine element, mounted a scanning device for the division in which there is provided means for forcibly relative allocation between graduation carrier and scanner in the scanning direction, characterized in that a group of nozzle pairs, which consists of at least one individual nozzle pair, is contained in the scanning device (5), wherein the individual nozzles (6, 7) of a single nozzle pair are located on both sides of the graduation carrier (1) with respect to the scanning direction (10), and at least one individual nozzle (7) of the entire group faces the scanning device (5) in the scanning direction (10) is possible, this movement possibility in the direction of the other individual nozzle (6) of the nozzle pair is limited by a stop (12) which ensures a minimum distance to the other individual nozzle (6) of the nozzle pair, and that a force-generating element (11) is included this movable individual nozzle (7) in the direction of this stop (12) presses. 2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das krafterzeugende Element eine Feder (11) ist.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the force-generating element is a spring (11). 3. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die bewegliche Einzeldüse (7) als Kolben eines Druckzylinders ausgebildet ist.3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the movable individual nozzle (7) is designed as a piston of a printing cylinder. 4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß pro Düsenpaar genau eine Einzeldüse (7) beweglich ist, und diese Einzeldüse (7) auf der derTeilung gegenüberliegenden Seite des Teilungsträgers (1) liegt.4. Arrangement according to claim 1 to 3, characterized in that per nozzle pair exactly one individual nozzle (7) is movable, and this individual nozzle (7) on the division of the division side of the graduation carrier (1).
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