DE10211155A1

DE10211155A1 - Verfahren zur Herstellung eines ringförmigen Maßstabs

Info

Publication number: DE10211155A1
Application number: DE10211155A
Authority: DE
Inventors: Dieter Spark; Kurt Feichtinger
Original assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Current assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority date: 2002-03-14
Filing date: 2002-03-14
Publication date: 2003-09-25
Also published as: US6775921B2; US20030173119A1

Abstract

Die Erfindung gibt ein Verfahren zur Herstellung eines ringförmigen Maßstabs (10) aus einem Maßband (1) an. Bei diesem Verfahren werden die Enden eines Maßbandes (1) zusammengeschweißt und die durch den Schweißvorgang bedingte Verkürzung der Teilungsmarkierungen (2) im Stoßbereich (3) durch einen nachfolgenden Walzvorgang kompensiert (Figur 3).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines ringförmigen Maßstabs nach Anspruch 1 sowie einen nach diesem Verfahren hergestellten Maßstab nach Anspruch 7.

Zur Herstellung eines ringförmigen Maßstabs ist es aus der DE 87 17 505 U1 und der DE 43 32 854 A1 bekannt, ein Maßband mit Teilungsmarkierungen zu einem geschlossenen Ring zu biegen und die beiden Enden des Maßbandes miteinander zu verschweißen. Ein derartig hergestellter ringförmiger Maßstab wird durch Aufpressen mit einem trommelförmigen Trägerkörper verbunden.

Zur exakten Positionsmessung sollen die Teilungsmarkierungen über den gesamten Umfang des Maßstabs eine konstante Soll-Länge aufweisen. Nach den bekannten Verfahren ist dies nicht bzw. nur aufwendig erreichbar.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem ein ringförmiges Maßband erzeugbar ist, mit dem eine präzise Positionsmessung ermöglicht wird.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 1. Ein ringförmiger Maßstab hergestellt nach diesem Verfahren ist in dem Anspruch 7 angegeben.

Vorteilhafte Ausführungen sind in den abhängigen Ansprüchen angeführt.

Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie des damit hergestellten Maßstabs ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren.
Dabei zeigt
Fig. 1 einen Ausschnitt des Maßstabs nach dem Verfahrensschritt des Aneinanderstoßens,
Fig. 2 den Ausschnitt gemäß Fig. 1 nach dem Verfahrensschritt des Schweißens,
Fig. 3 den Ausschnitt gemäß Fig. 1 nach dem Verfahrensschritt des Walzens,
Fig. 4 eine Draufsicht auf den Stoßbereich des geschweißten Maßstabs,
Fig. 5 den Maßstab auf einem Trägerkörper im Querschnitt und
Fig. 6 den Maßstab gemäß Fig. 5 in Seitenansicht.
In den Fig. 1 bis 3 ist schematisch jeweils ein Ausschnitt eines zu einem geschlossenen Ring gebogenen Maßbandes 1 nach den einzelnen Verfahrensschritten dargestellt. Ausgangsmaterial ist ein biegbares Metall-Maßband 1, welches in Längsrichtung Teilungsmarkierungen 2 in Form einer inkrementalen Teilung aufweist. Das Maßband 1 ist vorteilhafterweise ein längsstabiles Stahlband mit in Längsrichtung X abwechselnd angeordneten reflektierenden Teilungsmarkierungen 2A in Form einer Gold- oder Chrombeschichtung und nicht reflektierenden Teilungsmarkierungen 2B gleicher Länge L, die zur Positionsmessung lichtelektrisch abtastbar sind.
Das Maßband 1 wird entsprechend der geforderten Länge abgelängt und die beiden Enden derart bearbeitet, dass nach dem Aneinanderstoßen der beiden Enden die Teilungsmarkierung 2 im Stoßbereich 3 größer oder gleich ist als die Länge L der Teilungsmarkierungen 2 im übrigen Bereich, also größer oder gleich ist als die Soll-Länge L zur Positionsmessung.
Versuche haben gezeigt, dass es vorteilhaft ist, die Teilungsmarkierung 2 im Stoßbereich 3 größer zu wählen, als die Soll-Länge L und zwar annähernd um einen Betrag V größer, um den sich diese Teilungsmarkierung 2 beim Schweißvorgang durch die Wärmeeinwirkung verkleinert. Die Maßbandenden werden durch Feinbearbeitung, insbesondere Schleifen entsprechend angepasst und stumpf aneinandergestoßen, so dass in diesem Stoßbereich 3 die Länge der Teilungsmarkierung 2 (L + V) ist, wie in Fig. 1 gezeigt.
In diesem Zustand werden die Maßbandenden zusammengeschweißt. In der Draufsicht in Fig. 4 ist dargestellt, dass es insbesondere bei lichtelektrisch abtastbaren Teilungsmarkierungen 2 vorteilhaft ist, wenn die Schweißung nur beidseitig und außerhalb der die Folge der Teilungsmarkierungen 2 bildenden Teilungsspur 20 erfolgt.
Beim Schweißvorgang verkürzen sich die Teilungsmarkierungen 2 in dem Bereich, in dem die Wärme des Schweißvorganges eine materialspezifische Temperatur überschreitet, wie in Fig. 2 dargestellt. Diese Materialschrumpfung im Stoßbereich 3 erzeugt eine Länge l einer oder mehrerer Teilungsperioden 2 kleiner als die Soll-Länge L und führt beim lichtelektrischen Abtasten dieser Teilungsmarkierungen 2 zur Erzeugung von elektrischen positionsabhängigen Abtastsignalen zu kurzer Signalperiode und somit bei der nachfolgenden Signalinterpolation zur hochauflösenden Positionsmessung zu Messfehlern.
Diese Messfehler werden gemäß der Erfindung verhindert, bzw. zumindest reduziert, indem die verkürzten Teilungsmarkierungen 2 auf die Soll-Länge L verlängert werden. Als praktikables Verfahren zur mechanischen Verlängerung hat sich die Materialpressung bzw. plastische Verformung quer zur Längsrichtung X des Maßbandes 1 durch Walzen, Prägen herausgestellt, wie in Fig. 3 schematisch dargestellt. Durch ein mechanisches Druckwerkzeug, beispielsweise einer Walze 4, wird auf das Maßband 1 partiell eine Kraft F ausgeübt. Um die optimale Länge L der Teilungsmarkierungen 2 im und ggf. um den Stoßbereich 3 einzustellen, wird abwechselnd gewalzt und dann die Länge geprüft. Sobald die Prüfung ergibt, dass die gemessene Länge der Teilungsmarkierungen 2 innerhalb einer vorgegebenen Toleranz der Soll-Länge L liegt, ist der Walzvorgang abgeschlossen.
Die Soll-Länge L der Teilungsmarkierung 2 beträgt beispielsweise 20 µm, V beträgt etwa 5 bis 15 µm und die erforderliche Längenkorrektur durch Pressen, Walzen dann etwa 2 bis 5 µm.
Der so hergestellte ringförmige Maßstab 10 mit einer bestimmten Anzahl von Teilungsmarkierungen 2 gleicher Länge L über den gesamten Umfang wird auf den Außenumfang 5 einer Trommel 6 aufgepresst. Zum optimalen Sitz des Maßstabs 10 kann dieser im erwärmten Zustand aufgeschoben werden (Schrumpfsitz) und/oder das Aufpressen erfolgt im Zustand einer gekühlten Trommel 6 (Dehnsitz). Zur exakten Ausrichtung des ringförmigen Maßstabs 10 ist es vorteilhaft, wenn dieser axial an einem Ring 7 der Trommel 6 anliegt, wie in Fig. 5 dargestellt ist.
Beim Schweißvorgang entsteht im Stoßbereich 3 durch Materialschmelzung eine Schweißwulst 8. Zur Aufnahme dieser Schweißwulst 8 ist in der Trommel 6 eine axial verlaufende Nut 9 eingebracht.
Die Trommel 6 mit dem aufgepressten Maßstab 10 kann in beliebigen Durchmessern gefertigt werden. Mit dieser Vorrichtung ist über den gesamten Umfang eine gleichbleibend präzise Winkelmessung gewährleistet. Diese Vorrichtung eignet sich beispielsweise zur Messung der Drehstellung einer Spindel einer Werkzeugmaschine, also für die positionierbare Drehachse einer Werkzeugspindel.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines ringförmigen Maßstabs (10), der eine Teilungsspur (20) mit einer Folge von Teilungsmarkierungen (2) vorgegebener Soll-Länge (L) zur Positionsmessung aufweist, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst:

- Zusammenführen der beiden Enden eines die Teilungsmarkierungen (2) tragenden Maßbandes (1);

- Zusammenschweißen der beiden Enden des Maßbandes (1);

- Verlängerung zumindest einer der Teilungsmarkierung (2) partiell im geschweißten Stoßbereich (3) auf die vorgegebene Soll-Länge (L).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlängerung im geschweißten Stoßbereich (3) durch Materialpressung quer zur Längsrichtung (X) des Maßbandes (1) erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialpressung durch Walzen erfolgt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusammenschweißen ausschließlich außerhalb der Teilungsspur (20) erfolgt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Maßbandes (1) vor dem Zusammenschweißen derart gewählt ist, dass beim Zusammenführen und Aneinanderstoßen der beiden Maßbandenden im Stoßbereich (3) eine Länge (L + V) der Teilungsmarkierung (2) entsteht, die annähernd um ein Maß von der Soll-Länge (L) vergrößert ist, um das sich das Maßband im Stoßbereich (3) beim Schweißvorgang verkleinert.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den weiteren Verfahrensschritt

- Aufpressen des ringförmigen Maßstabs (10) auf eine Umfangsfläche (5) eines trommelförmigen Trägers (6).

7. Ringförmiger Maßstab (10) hergestellt nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

8. Ringförmiger Maßstab (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zusammengeschweißte Maßband (1) auf eine Umfangsfläche (5) eines trommelförmigen Trägers (6) aufgebracht ist und axial an einem Ring (7) des Trägers (6) anliegt.

9. Ringförmiger Maßstab (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zusammengeschweißte Maßband (1) auf eine Umfangsfläche (5) eines trommelförmigen Trägers (6) aufgebracht ist, wobei auf der Umfangsfläche (5) des Trägers (6) eine axial verlaufende Nut (9) eingebracht ist, in der eine Schweißwulst (8) des Maßbandes (1) liegt.