DE2510219A1 - Laengenmesseinrichtung - Google Patents

Laengenmesseinrichtung

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DE2510219A1 DE19752510219 DE2510219A DE2510219A1 DE 2510219 A1 DE2510219 A1 DE 2510219A1 DE 19752510219 DE19752510219 DE 19752510219 DE 2510219 A DE2510219 A DE 2510219A DE 2510219 A1 DE2510219 A1 DE 2510219A1
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Description

Längenmeßeinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Längenmeßeinrichtung mit einem Maßstab, dessen Teilung außerhalb der neutralen Faser liegt und von einer Abtastbaueinheit abgetastet wird, die am zu messenden Objekt angekoppelt ist und an einer von der Führung des zu messenden Objektes unabhängigen Hilfsführung verschiebbar ist. Das zu messende Objekt kann der Schlitten einer Bearbeitungs— oder Meßmaschine sein.
Bei bekannten Längenmeßeinrichtungen mit einem Maßstab, dessen Teilung außerhalb der neutralen Faser liegt, bewirken Yer— biegungen des Maßstabes in seiner Gebrauchslage Meßfehler.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Längenmeßeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die im Hinblick auf die Meßgenauigkeit einer Meßeinrichtung mit in der neutralen Faser des Maßstabkörpers liegenden Teilung gleichwertig ist, sich dabei aber durch eine einfache Bauweise auszeichnet .
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß die Abtastbaueinheit am zu messenden Objekt bzw. einem daran angebrachten Mitnehmer unter Zwischenschaltung gelenk— artiger Elemente derart angekoppelt ist, daß eine Kompensation von durch Deformationen des Maßstabes und/oder Führungsungenauigkeiten der Abtastbaueinheit hervorgerufenen Fehlern bewirkt wird.
Eine Kompensation von Fehlern, die durch Deformationen des Maßstabes hervorgerufen werden, erfolgt nach der
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Erfindung dadurch, daß sich die Abtasfbaueinheit direkt an der die Teilung tragenden Fläche des Haßstabes abstützt und am Mitnehmer in Höhe der neutralen Faser des Maßstabkörpers gelenkig angekoppelt ist«
Eine besonders hohe Meßgenauigkeit kann nach einer weiteren Maßnahme der Erfindung dadurch erzielt werden, daß die Abtastbaueinheit, an der z.B. eine Gitterab— tastplatte angebracht ist, in einer ersten Ebene in Höhe der neutralen Faser des Maßstabkörpers gelenkig am Mitnehmer angekoppelt ist und in einer zweiten dazu rechtwinklig liegenden Ebene in Höhe der in Meßrichtung verlaufenden Mittelachse der Teilung der Gitterabtastplatte gelenkig am Mitnehmer angekoppelt ist. Durch diese Ankopplung wird eine Kompensation von Fehlern bewirkt, die durch Deformationen des Maßstabes in seiner Gebrauchs— lage und Führungsungenauigkeiten der Abtastbaueinheit hervorgerufen werden.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Längen— meßeinrichtung nach der Erfindung dargestellt.
Es zeigt
Figur 1 schematisch eine erste Ausführungsform der Ankopplung nach der Erfindung,
Figur 2 eine Seitenansicht zu Figur 1,
Figur 3 eine weitere Ausführungsform der Ankopplung nach der Erfindung,
Figur 4- eine Seitenansicht zu Figur 3»
Figur 5 die Ankopplung nach der Erfindung bei einer gekapselten digitalen Längenmeß— einrichtung,
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Figur 6 einen Schnitt nach der Linie A—B der Figur 5*
Figur 7 einen Schnitt nach der Linie C-D der Figur 5-
In Figur 1 und 2 ist mit 1 der G-itteraaSstab einer in— krementalen Meßeinrichtung bezeichnet. Die Abtastbau— einheit 2, die die G-itterabtastplatte 3 trägt, stützt sich über Gleitschuhe 4 direkt am Gittermaßstab 1 ab. An der Abtastbaueinheit 2 sind auch die Beleuchtungseinrichtung sowie die photoelektronischen Sauelemente vorgesehen. In der zur Teilungsebene des Gittermaßstabes 1 senkrechten Ebene ist die Abtastbaueinheit 2 über Rollen 5/6 am Träger des Gattermaßstabes 1 geführt. Dieser Träger ist in Figur 5 ein biegesteifer Hohlkörper 24-, an dem der Gittermaßstab 1 befestigt ist. Die Abtastbaueinheit 2 ist über einen Mitnehmer 7 am zu messenden Objekt, z.B. einem Maschinentisch, angekoppelt. Die Ankopplung erfolgt nach der Erfindung dadurch, daß die Abtastbaueinheit 2 in Höhe der neutralen Faser des Gittermaßstabes 1 gelenkig am Mitnehmer 7 angekoppelt ist. Das Gelenk wird in Figur 1 durch Blattfedern S und 9 gebildet, deren Mittelachse in Höhe der neutralen Faser des Gittermaßstäbes 1 liegt. Die Blattfeder 8 ist dabei an der Abtastbaueinheit 2 und an einem winkelförmigen Bauteil 11 befestigt. Die Blattfeder 9 ist zwischen dem Mitnehmer 7 und einem winkelförmigen Bauteil 12 angebracht. Durch diese Ankopplung der Abtastbaueinheit 2 in Höhe der neutralen Faser des Gittermaßstabes 1 werden Fehler kompensiert, die durch Deformationen des Gittermaßstabes Λ hervorgerufen werden. Derartige Deformationen können beispielsweise schon beim Befestigen des Gittermaßstabes 1 in seiner Halterung auftreten.
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Eine besonders hohe Meßgenauigkeit kann durch eine weitere Ankopplungsmaßnahme dadurch erzielt werden, daß die Ab— tastbaueinheit 2 in einer zweiten, zur vorgenannten An— kopplungsebene senkrecht liegenden Ebene in Höhe der in Meßrichtung verlaufenden Mittelachse M der Gitterteilung der Abtastplatte 3 bzw. des Gittermaßstabes 1 gelenkig am Mitnehmer 7 angekoppelt ist. Die Gelenke werden wieder durch Blattfedern 13 und 14 gebildet, die in Höhe der Mittelachse M der Gitterabtastplatte 3 angebracht sind. Die Blattfedern 13 und 14 sind an einem U—förmigen Ver— bindungsteil 10 und an den winkelförmigen Bauteilen 11 und 12 befestigt. Durch diese Ankopplung der Abtastbau— einheit 2 in Höhe der Mittelachse M der Gitterteilung der Abtastplatte 3 können auch Fehler kompensiert werden, die durch Führungsungenauigkeiten der Abtastbaueinheit 2 in der zur Teilungsebene des Gittermaßstabes 1 senkrechten Ebene hervorgerufen werden.
Die Figur 3 und 4· zeigt eine Ausführungsform, bei der die Abtastbaueinheit 2 mittels einer Blattfeder 15 in Höhe der neutralen Faser des Gittermaßstabes 1 gelenkig an einem Mitnehmer ?' angekoppelt ist. In der anderen, dazu senkrechten Ebene ist die Abtastbaueinheit 2 aber mittels knick— steifer Drähte 16 und 17 in Höhe der Mittelachse M der Gitter— teilung der Abtastplatte 3 gelenkig am U—förmigen Mitnehmer 7' angekoppelt. Die Blattfeder 15 ist an der Abtastbaueinheit und an einem U—förmigen Bauteil 18 befestigt, an dem auch die Drähte 16 und 17 befestigt sind.
Die Figuren 5 bis 7 zeigen eine lichtelektrische Längen— meßeinrichtung in gekapselter Ausführung, bei.der das in Figur 1 dargestellte Ankopplungsprinzip ait besonderem . Vorteil angewandt ist.
Die Teilung des Gittermaßstabes 1,. und die Teilung der
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Gitterabtastplatte 3^1 werden mittels einer Lampe über einen Kondensor beleuchtet. Die Beleuchtungseinrichtung 19, die die Lampe und den Kondensor enthält, ist . an der Abtastbaueinheit 2* angebracht· Das die Gitter 1/j/3yi durchsetzende Licht wird auf Photoelemente 20/21 (Figur 6) geworfen. Das elektrische Ausgangssignal der Photoelemente 20/21 wird über die Ausgänge 22/23 direkt einem elektronischen Vor-/Rückwärtszähler (nicht dargestellt) der im deutschen Gebrauchsmuster 7 4-13 290 beschriebenen Art zugeführt wird.
Der Gittermaßstab 1^ und die Abtastbaueinheit 2* sind zur Abschirmung gegen Umwelteinflüsse in einem biegesteifen Hohlkörper 24 eingebracht, der zweckmäßig aus strangge— zogenem Aluminium hergestellt ist. Der Gittermaßstab 1,. ist am Hohlkörper 24 durch Kleben befestigt. Die Abtast— baueinheit 2,. ist über Gleitschuhe 4,. direkt am Gitter— maßstab 1,- und über Kugellager 5/i/6,, am Hohlkörper 24 geführt. Ein Kugellager 25, das über eine Blattfeder 26 an der Abtastbaueinheit 2,» angebracht ist und sich am Hohlkörper 24 abstützt, drückt die Abtastbaueinheit 2,, gegen die Führungsflächen am Gittermaßstab 1,, und Hohlkörper Der Hohlkörper 24 ist mittels biegsamer, dachförmig angeordneter Dichtlippen 27/28 verschlossen, durch die ein schlanker schwertförmiger Mitnehmer 29 hindurchgreift.
Die Ankopplung der Abtastbaueinheit 2^ an den Mitnehmer erfolgt wie in Figur 1 und 2 durch Blattfedern 8,- und 9* bzw. 13/j und 14,.. Die Blattfedern 8. und 9^j sind in Höhe der neutralen Faser des Gittermaßstabes 1^ angeordnet. Durch diese Ankopplung können Fehler kompensiert werden, die durch Deformationen des Gittermaßstabes Ix. hervorgerufen werden. Die Blattfedern 13/i und 14- sind in Höhe der Mittelachse M der Gitterabtastplatte 3/j angeordnet.
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Durch diese Ankopplung können Fehler kompensiert werden, die durch Ungenauigkeiten der Führungsbahn am Hohlkörper 24 hervorgerufen werden. Die Blattfeder 8.. ist an der 'Abtastbaueinheit 2^. und am winkelförmigen Bauteil 11. befestigt, die Blattfeder 9* am winkelförmigen Bauteil 12,. und dem vorspringenden Teil 7/j des schwertförmigen Mitnehmers 29 angeordnet. Die Blattfedern Λ3* und 14. sind am winkelförmigen Bauteil 11,. und 12^ und an einem U-förmigen Verbindungsteil 1CL befestigt.
Die Erfindung ist nicht auf die gezeigte lichtelektrische Meßeinrichtung beschränkt, sondern sie ist selbstverständlich auch bei optischen, induktiven, kapazitiven Meßeinrichtungen anwendbar.
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Claims (10)

25- Februar 1975 Ansprüche
1.)) Längenmeßeinrichtung mit einem Maßstab, dessen Teilung außerhalb der neutralen Faser liegt und von einer Ab— tastbaueinheit abgetastet wird, die am zu messenden Objekt angekoppelt ist und an einer von der Führung des zu messenden Objektes unabhängigen Hilfsführung verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastbaueinheit (2 bzw. 2Λ am zu messenden Objekt bzw. einem daran angebrachten Mitnehmer (7 bzw. 7' bzw. 7>j) unter Zwischenschaltung gelenkartiger Elemente (8/9 u. 13/14 bzw. 15 u. 16/17 bzw. 8^/9,, u. 13/i/14vj)derart angekoppelt ist, daß eine Kompensation von durch Deformationen des Haßstabes (1 bzw. 1yj) und/oder Führungsungenauigkeiten der Abtastbau— einheit. (2 bzw. 2^.) hervorgerufenen Fehlern bewirkt wird.
2.) Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge—, kennzeichnet, daß sich die Abtastbaueinheit (2 bzw. 2y.) direkt an der die Teilung tragenden Fläche des Maßstabes (1 bzw. 1^.) abstützt und am Mitnehmer (7 bzw. 7' bzw. 7/j) in Höhe der neutralen Faser des Maßstabes (1 bzw. 1-) gelenkig angekoppelt ist.
3·) Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastbaueinheit (2 bzw. 2*) in einer ersten Ebene in Höhe der neutralen Faser des Maßstabes (1 bzw. 1„.) gelenkig am Mitnehmer (7 bzw. 7' bzw. 7/j) angekoppelt ist und in einer
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zweiten dazu rechtwinklig liegenden Ebene in Höhe der in Meßrichtung verlaufenden Mittelachse (M) der Teilung gelenkig am Mitnehmer (7 bzw. 71 bzw. 7x]) angekoppelt ist.
4.) Langenmeßeinrichtung nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastbaueinheit (2) unter Zwischenschaltung einer Blattfeder (15) in Höhe der neutralen Faser eines Gittermaßstabes (1) am Mitnehmer (71) angekoppelt ist und in der anderen Ebene unter Zwischenschaltung.von knicksteifen · Drahtstücken (16/17) in Höhe der Mittelachse (M) der Gitterabtastplatte (3) gelenkig am Mitnehmer (71) angekoppelt ist.
5«) Langenmeßeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder (15) an der Ab— tastbaueinheit (2) und an einem U—förmigen ausgebildeten, den Gittermaßstab (1) umgreifenden Bauteil (18) befestigt ist und daß die zu beiden Seiten des Gittermaßstabes Ci) vorgesehenen Draht— stücke (16/17) am vorgenannten U-förmigen Bauteil (18) sowie an einem U-förmig ausgebildeten, den Gittermaßstab (1) umgreifenden Mitnehmer (71) befestigt sind.
6.) Langenmeßeinrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastbaueinheit (2 bzw. 2,.) unter Zwischenschaltung zweier Blattfederpaare (8/9 u. 13/14 bzw. &Λ/9Λ u. 13^/1^) gelenkig am Mitnehmer (7 bzw. 7'/29) angekoppelt ist.
7·) Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge— kennzeichnet, daß die Blattfedern (8 bzw. 8^.
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u. 9 bzw. 9/j) des einen Paares an einem winkelförmigen Bauteil (11 bzw. 11^ u. 12 bzw. 12^) und an der Abtastbaueinheit (2 bzw. 2^) resp. am Mitnehmer (7 bzw.
7/i/29) befestigt sind und daß die Blattfedern (13 bzw. 13^ u. 14 bzw. 14^) des anderen Paares am vorgenannten winkelförmigen Bauteil (11 bzw. 11- u. 12 bzw. 12,,) und an einem IJ-förmigen Verbindungsteil (10 bzw. 10,,) befestigt sind.
8.) Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Maßstab (1^) ein Gittermaßstab ist, der zusammen mit einer lichtelektrisch arbeitenden Abtastbaueinheit (2^,) in einem langgestreckten biegesteifen Hohlkörper (24) eingebracht ist, der mittels biegsamer, dachförmig angeordneter Dichtlippen (27/28), durch die ein am zu messenden Objekt angebrachter Mitnehmer (29) für die Abtastbaueinheit (2^) hindurch— geführt ist, verschlossen ist, und daß ferner die die Gitterabtastplatte (3/i) tragende Abtastbau— einheit (2^) am Gittermaßstab (1^) sowie am Hohlkörper (24) geführt ist und am Mitnehmer (7/j/ 29) in einer ersten Ebene in Höhe der neutralen Faser des Gittermaßstabes (1,,) gelenkig angekoppelt ist und in einer zweiten dazu rechtwinklig liegenden Ebene in Höhe der in Meßrichtung verlaufenden Mittelachse (M) der Gitterteilung der Abtastplatte (3,,) spielfrei gelenkig angekoppelt ist.
9·) Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastbaueinheit (2^) federnd gegen die Führungsflächen am Gittermaßstab (1^) und
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Hohlkörper (24) gedruckt wird und sich an der Führungsfläche des Gittermaßstabes (1,,) über Gleitschuhe (4,.) und an der Führungsfläche am Hohlkörper (24) über Kugellager (5^/6^) abstützt .
10.) Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß eine schräg zur Teilungsebene des Gittermaßstabes (Ix,) liegende, vorzugsweise als Kugellager ausgebildete Rolle (25) vorgesehen ist, die über eine Blattfeder (26) an der Abtast— baueinheit (2/.) befestigt ist und sich unter Feder— wirkung an einer Fläche des Hohlkörpers (24) abstützt und so die Abtastbauexnheit (2,.) mit definierender Kraft gegen die Führungsflächen am Gitter— maßstab (1^) und Hohlkörper (24) drückt.
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