DE19526517C2 - Anordnung zur Befestigung einer Längenmeßeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Befestigung einer Längenmeßeinrichtung und ist bei­ spielsweise für kombinierte Positionier- und Meßein­ richtungen im Werkzeugmaschinenbau und im allge­ meinen Maschinenbau einsetzbar.

Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Positio­ nier- und Meßeinrichtungen bekannt, die eine Befesti­ gung einer Längenmeßeinrichtung an einer Werkzeug­ maschine ermöglichen. Dabei stellen die Positionier- und Meßeinrichtungen völlig unabhängige Einheiten dar, die auch unabhängig voneinander hergestellt wer­ den (DE-PS 27 12 421).

An der Positioniereinrichtung einer Werkzeugma­ schine werden üblicherweise die Führung eines Grund­ gestelles und der zugehörige Schlitten unabhängig von­ einander montiert und getrennt zueinander ausgerich­ tet. Für eine ordnungsmäßige Erfüllung der Meßaufga­ be sind spezielle Voraussetzungen und Bedingungen zu erfüllen, um die Positioniereinrichtung und das Meßsy­ stem in den Wirkzusammenhang zu bringen. Insbeson­ dere müssen an der Maschine sowohl am Grundbett als auch am Schlitten speziell bearbeitete Montageflächen geschaffen werden und für die Ausrichtung des Meßsy­ stems zum Schlittenablauf sind spezielle Justiermittel erforderlich. Der Anbau des Meßsystems an die Maschi­ ne ist dabei sehr zeitaufwendig. Ein praktisches Beispiel ist aus der DE 43 20 728 bekannt geworden, wobei hier ein Meßkopf lösbar mit einem Führungsschlitten ver­ bunden und der Maßstab mittels einer Klemmeinrich­ tung über einen Maßstabsträgerkörper an einem Ma­ schinenbauteil angekoppelt ist.

Desweiteren ist eine spezielle Montagehilfe in Form einer Montageschiene für Meßsysteme in der Firmen­ schrift "NC-Längenmeßsysteme" der Fa. Heidenhain vom April 1994 bekannt geworden. Diese Montage­ schiene dient einerseits zur mechanischen Stabilisierung und zum Wärmedehnungsausgleich zwischen dem Ma­ schinengrundgestell und dem Meßsystem und anderer­ seits kann durch diese Montageschiene nach der separa­ ten Montage an das Maschinengrundgestell eine verein­ fachte Montage und ein vereinfachtes Auswechseln des Meßsystems zur Montageschiene erreicht werden. Nachteilig ist jedoch, daß diese Montageschiene selbst jedoch nach den gleichen Kriterien wie das Solomeßsy­ stem an die Maschine montiert und zum Führungsablauf ausgerichtet werden muß und durch die zusätzliche auf­ wendige Montageschiene verteuert sich deutlich der Gesamtaufwand.

Eine andere Art von Meßsystemen ist aus der PCT WO 90/02919 bekannt. Hier wird ein selbstkleben­ der Stahlbandmaßstab über einen Applikator zum Füh­ rungsablauf des Schlittens ausgerichtet und auf das Ma­ schinenbett oder einen Grundkörper aufgeklebt. Auch diese Art der Meßsystemlösung ist sehr montageauf­ wendig und die erreichbare Meßsystemgrundgenauig­ keit ist relativ schlecht, da die Eigenstabilität des Maß­ bandes relativ gering ist und geringste mechanische Spannungen oder Spannungsdifferenzen, die beim Auf­ klebeprozeß unvermeidbar sind, führen zu Maßver­ schlechterung des Maßstabes.

Aus der älteren Anmeldung DE-OS 44 38 079 ist ein Meßsystem bekannt, bei dem die Längenmeßeinrichtung als separate und vormontierte Baueinheit an einer Führungsschiene für einen Führungsschlitten befestigt wird. Dabei wird auch vorgeschlagen, das Gehäuse der Einbaueinheit formschlüssig an Ausnehmungen in der Führungsschiene anzukoppeln. Bei diesem Meßsystem ist der Meßkopf gelenkig an einem Mitnehmer angekoppelt, der seinerseits mit dem Führungsschlitten fest verbunden ist. Der Maßstab selbst sitzt dabei in einer Formaufnahme im Gehäuse der Baueinheit, wobei allerdings detailliertere Angaben über seine Befestigung nicht gegeben werden. Soweit erkennbar, erfolgt die Montage und Justierung des Meßkopfes relativ zum Maßstab über den Einsatz relativ kompliziert gebauter Halte- und Aufnahmeelemente für den Meßkopf und ist damit ihrerseits kompliziert und keinesfalls rasch durchführbar.

In der EP-OS 0 293 268 ist die Führung zwischen einem Grundgestell und einem zugehörigen Schlitten bei einer Werkzeugmaschine gezeigt, bei der zum Anbringen der Meßeinrichtung sowohl am Grundbett wie auch am Schlitten bearbeitete Montage- und Formführungsflächen sowie ganz spezielle Vertiefungen zur Aufnahme der einzelnen Elemente der Meßeinrichtung vorgesehen werden müssen. Der Meßkopf und der Maßstab werden in diese Vertiefungen eingebracht, wobei der Maßstab als im Querschnitt trapezförmiger Körper ausgebildet und in eine entsprechend im Führungsschlitten oder Grundbett eingefräste Formnut formschlüssig eingeschoben wird. Der Einbau des Meßsystems setzt hier spezielle Formbearbeitungen an Elementen der Werkzeugmaschine voraus, was nicht nur sehr aufwendig ist, sondern auch bereits konzeptionell bei der Konstruktion dieser Maschinenteile berücksichtigt werden muß.

Ausgehend von dem geschilderten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anord­ nung zur Befestigung einer Längenmeßeinrichtung zur Verfügung zu stellen, mit der eine besonders einfache und zeitspa­ rende Montage des Meßsystems, an beispielsweise einer Linearführungseinheit, erreicht wird. Der Meßprozeß soll dabei nicht negativ beeinflußt werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer gat­ tungsgemäßen Anordnung zur Befestigung einer Län­ genmeßeinrichtung durch die Merkmale des Kennzeichens von Anspruch 1 gelöst.

Gemäß einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist die Fixierung des Maßstabs gegenüber der Führungsschiene lösbar.

Es ist vorteilhaft, daß der Maßstab als biegeschlaffes Metallband ausgebildet und über den Formschluß ge­ genüber der Führungsschiene ausrichtbar und stabili­ sierbar ist.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Er­ findung ist der Maßstab an einem seiner Enden an der Führungsschie­ ne fixiert.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird dem An­ wender eine Kombination von Positioniereinheit und Meßsystem als eine Baueinheit zur Verfügung gestellt, mit der eine einfache, zeitsparende und damit kosten­ günstige Montage des Meßsystems an Werkzeugma­ schinen erreicht wird.

Der Anwender muß nur noch Anbauflächen für das Positioniersystem vorsehen, da das montierte Meßsy­ stem bereits zur Führungseinheit ausgerichtet ist. Das Meßsystem ist dabei als eigenständige Einheit unabhän­ gig von der Positioniereinheit austauschbar. Somit sind im Servicefall sowohl die Positioniereinheit als auch das Meßsystem voneinander unabhängig austauschbar und damit auch unabhängig reparierbar.

Die Erfindung soll nachstehend anhand einer Prinzip­ darstellung noch näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemä­ ßen Anordnung,

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Anordnung.

Bei der in Fig. 1 schematisch dargestellten Anord­ nung ist in einer Führungsschiene 1 ein in Längsrichtung beweglicher Führungsschlitten 2 angeordnet.

Der Führungsschlitten 2 ist mit einem Meßkopf 3 fest, aber lösbar, beispielsweise über eine Schraubverbin­ dung, verbunden.

Ein Maßstab 4 wird von einem längserstreckten Maß­ stabsträger 5 aufgenommen. Der Maßstab 4 ist vorteilhafterweise über einen elastischen Kleber mit dem Maßstabsträger 5 verbunden. Es sind aber auch andere, der Fachwelt allgemein bekannte, Befesti­ gungsarten möglich.

Der Meßkopf 3 ist, über allgemein in der Elektrotech­ nik übliche Verbindungselemente, mit einer nicht darge­ stellten Auswerteeinheit verbunden, mittels derer eine Steuerung des Führungsschlittens und eine Auswertung der Meßsignale vorgenommen wird.

Der Maßstabsträger 5 ist so ausgebildet, daß er in der Längserstreckung zwei Anlageflächen 6, 7, beispielsweise in Form von Falzen, besitzt. In Längsrich­ tung befinden sich Ausnehmungen 8, 9, die so dimensio­ niert sind, daß eine wie in der Präzisionsmechanik übliche formschlüssige Aufnahme des Maßstabsträgers erfolgen kann.

Die Ausnehmungen 8, 9 können mit der Führungs­ schiene 1 aus einem Stück bestehen, die Ausnehmungen 8, 9 als Nut oder Falze durchgehend oder unterbrochen als Klötze, auf der Führungsschiene 1 mit allgemein in der Meßtechnik üblichen Befestigungsarten, beispiels­ weise mittels Klebverbindung, angebracht sein.

Die Ausnehmungen 8, 9 sind in Längsrichtung so aus geführt, daß nach dem Einschieben des Maßstabsträgers 5 das Meßsystem, das aus dem Meßkopf 3, dem Maßstab 4 und dem Maßstabsträgerkörper 5 besteht, für eine Messung justiert ist.

Zur lagestabilen Zuordnung des Maßstabsträgers 5 und des Maßstabes 4 zur Längsführung ist der Maßstabsträger 5 über ein Befestigungselement 10, bei­ spielsweise eine Schraube, fest mit der Führungsschiene verbunden.

An dem Führungsschlitten 2 befinden sich drei An­ schlagelemente 11, 12 und 13, mit denen der Führungs­ schlitten 2 mit dem Meßkopf verbunden ist.

Die Anschlagelemente 11, 12 und 13 sind so dimensio­ niert, daß der Meßkopf 3 bei der Befestigung an dem Führungsschlitten 2 nur an den Anschlägen anliegt, um die Zuordnung des Meßkopfes 3 zum Maßstab 4 ohne weitere Justierungen zu gewährleisten. Das hat die Vor­ teile, daß vor allem bei großen Serien von Positionier­ einrichtungen, die aus der Führungsschiene 1 und dem Führungsschlitten 2 bestehen, eine sehr einfache, zuver­ lässige und kostengünstige Montage des Meßsystems in oder an die Positioniereinheit gegeben ist. Andererseits kann das Meßsystem unabhängig von der Positionie­ reinheit aus- und eingebaut werden.

Aus Fertigungsgründen ist es meist vorteilhaft, daß die Anlageflächen 6, 7 und die Ausnehmungen 8, 9 in Längsrichtung durchgehend ausgeführt sind.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform be­ findet sich die Teilung des Maßstabes 14 auf dem Maß­ stabsträger gemäß Fig. 1 bzw. ist der Körper des Maß­ stabes 14 so steif ausgebildet, daß er in Längsrichtung formschlüssig, wie in Fig. 1 beschrieben, in den Ausneh­ mungen 8, 9 gleiten kann. Die Anlageflächen 15, 16 des Maßstabes 14 übernehmen dabei die Funktion der Anla­ geflächen 6, 7, wie in Fig. 1 beschrieben.

Claims (4)

1. Anordnung zur Befestigung einer Längenmeßeinrichtung, die einen Maßstab (4) und einen relativ zu diesem beweglichen Meßkopf (3) umfaßt, an einer Führungsschiene (1) für einen entlang derselben beweglichen Führungsschlitten (2), mit dem der Meßkopf (3) lösbar verbunden ist, wobei der Maßstab (4) über einen mit ihm verbundenen Maßstabträger (5) oder direkt an Ausnehmungen (8; 9), die an der Führungsschiene (1) angebracht sind, formschlüssig und lösbar angekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf (3) durch Anlage gegen drei am Führungsschlitten (2) angebrachte Anschlagelemente (11, 12, 13) gegenüber dem an der Führungsschiene (1) angebrachten Maßstab (4) ausgerichtet und letzterer bzw. der Maßstabträger (5) an einer Stelle seiner Länge gegenüber der Führungsschiene (1) fixiert ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixierung des Maßstabs (4) gegenüber der Führungsschiene (1) lösbar ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Maßstab (4) an einem seiner Enden an der Führungsschiene (1) fixiert ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Maßstab (4) als biegeschlaffes Metallband ausgebildet und über seine formschlüssige Ankopplung gegenüber der Führungsschiene (1) ausgerichtet und stabilisiert ist.