DE2847719A1 - Praezisionsmasstab - Google Patents

Praezisionsmasstab

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DE2847719A1
DE2847719A1 DE19782847719 DE2847719A DE2847719A1 DE 2847719 A1 DE2847719 A1 DE 2847719A1 DE 19782847719 DE19782847719 DE 19782847719 DE 2847719 A DE2847719 A DE 2847719A DE 2847719 A1 DE2847719 A1 DE 2847719A1
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DE
Germany
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sections
scale
graduation carrier
graduation
precision
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE19782847719
Other languages
English (en)
Inventor
Joachim Scheibe
Guenther Dipl Ing Seise
Konrad Dipl Ing Steps
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jenoptik AG
Original Assignee
Jenoptik Jena GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of DE2847719A1 publication Critical patent/DE2847719A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B3/00Measuring instruments characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B3/02Rulers with scales or marks for direct reading
    • G01B3/04Rulers with scales or marks for direct reading rigid

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Transform (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

  • Titel : Präzisi@@smaßstab
  • Anwendu@gsgebiet der Erfindung: Die Erfindung betrifft einen Präzisionsmaßstab für Längenmeßeinrichtungen mit einer Genauigkeit im µm-Bereich, dessen Teilungsträger aus mehreren Teilstücken zusammengesetzt ist.
  • Sie ist überall dort anwendbar, wo die Teilstücke des Teilunsträgers auf eine gemeinsame Unterlage auSgebracht werden oder wo Verbindungsstücke unter den Stoßstellen der stumpf aneinandergefügten Teilstücke des Teilungsträgers vorgesehen sind, Charakteristik der bekannten technischen Lösungen: Für Meßmaschine oder numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen werden häufig Maßstäbe relativ großer Länge benötigt. Die Herstellung solcher Maßstäbe fiir inkrementale Meßsysteme bereitet aber erhebliche Schwierigkeiten und ist sehr teuer, weil die Wahrscheinlichkeit der Ausschußproduktion mit der Maßstablänge zunimmt. Es hat sich deshalb durchgesetzt, nur kürzere Teilungsträger mit vertretbarem Auswand und Preis herzustellen und diese Teilstücke zur Gesamtlänge zusammenzusetzen.
  • Die Teilstücke des Teilungsträgers werden zu diesem Zweck auf einer Unterlage oder einem Maßstabskörper auf unterschiedliche Weise befestigt. In den Erf indungsbeschre ibungen DL-WP 58 179, 92 564, 103 320 und D-OS 2 016 253 sowie DT-AS 1 190 202 sind dazu Ausführungen gemacht.
  • Besondere Schwierigkeiten bereitet die Justierung der einzelnen Teilstücke des Teilungsträgers zueinander. Es war bisher üblich, die Lage der meilstlicke zueinander genau auszumessen und sie dann durch Klemmen oder Verschrauben auf der Unterlage oder dem Maßstabskörper zu fixieren. Diese Art der Halterung ist aus mehreren Gründen nicht sehr dauerhaft. Einmal führt eine Temperaturänderung auf Grund des unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Teilungsträger und Unterlage zu Verformungen des Teilungsträgers und schließlich zu Veränderungen des iBbstandes zwischen den Stoßstellen. Zum anderen können sich diese lösbaren Verbindungen durch mechanische Schwingungen über einen längeren Zeitraum lockern. Auch verklebte Maßstäbe können das Problem nicht dauerhaft lösen, weil der -larmeausdehnungskoeffizient der Klebemittel von dem der Maßstabsmaterialien zum Teil erheblich abweicht und auftretende Scherkräfte die Verbindung zerstören können. Über einen inneren Zeitraum ist zudem noch die Gefahr von Strukturveränderungen im Klebemittel und damit die Gefahr der Änderung seiner i.igenschaften gegeben. Bei der Verarbeitung von Klebstoffen machen sich die oftmals langen Aushärtezeiten nachteilig bemerkbar.
  • Aus der Erfindungsbeschreibung DD-AS 1 226 312 ist bekannt, die Teilstücke des Teilungsträgers miteinander fest zu verbinden, den Teilungsträger auf der gesamten Länge beweglich in einer Führung zu haltern und nur eine einzige feste Verbindung mit der Unterlage herzustellen. Temperaturänderungen können den Teilungsträger nicht mer verformen, aber für die Klemmstücke trifft hinsichtlich der Lauerhaftigkeit der Verbindung das oben gesagte noch voll zu. Die Langenänderungen der Teilstücke addieren sich über die gesamte Teilungsträgerlänge und in größerer Entfernung von der Verbindungsstelle mit der Unterlage können erhebliche Meßfehler auftreten.
  • In der Erfindungsbeschreibung DU-OS 1 773 460 wird vor- geschlagen, zwei mechanisch starr verbundene Abtasteinrichtungen zu verwenden und an der Stoßstelle zweier Teilstücke des Teilungsträgers jeweils von einer Abtasteinrichtung auf die andere umzuschalten, um Pehlmessungen an der Stoßstelle zu vermeiden. Bei aller Vorteilhaftigkeit dieser Lösung ist ihr-Nachteil, nämlich der technische Aufwand, nicht zu übersehen.
  • Ein Maßstab der aus einzelnen Maßstabselementen zusammengesetzt ist, wird in der britischen Patentanmeldung GB 1 309 909 beschrieben. Jedes dieser Maßstabselemente ist mit einer Justiervorrichtung versehen und in seiner relativen Lage gegenüber den anderen Maßstabselementen einzeln justierbar. Von Nachteil sind wiederum der erforderliche mechanische Aufwand und die Anfälligkeit gegenüber mechanischen Schwingungen.
  • Ziel der Erf indung: Mit möglichst geringem technischen Aufwand sollen lange Maßstäbe hoher Genauigkeit realisiert werden, die hohe Scherkräfte zwischen verschiedenen Materialfasern aufnehmen, über längeren Zeitraum die Porm und Justierung der Teilstücke beibehalten und unempfindlich sind gegenüber Temperaturänderungen, mechanischen Schwingungen und Verbiegungen.
  • Wesen der Erfindung: Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Art und Weise des Zusammenfügens der Teilstücke eine3 Teilungsträgers so zu verändern, daß der beabsichtigte technische Fortschritt erreicht wird.
  • Erfindungsgemäß wird bei einem Präzisionsmaßstab, bestehend aus einem Teilungsträger, der aus mehreren Teilstücken zusammengesetzt ist, und einer geschlossenen oder ebenfalls zusammengesetzten Unterlage die Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen den Teilstücken des Teilungsträgers und der Unterlage eine Schweißverbindung besteht. Es ist dabei vorteilhaft, sich auf Punktschweißverbindungen zu beschränken, die in der Nähe der Enden der Teilstücke des Teilungsträgers angeordnet sind. lechanische Spannungen im material des Teilungsträgers und der Unterlage werden durch streng lokalisierte Schweißpunkte und durch die paar-7-7eise Anordnung der Punktschweißverbindungen auf einer ,*aßstabsnormalen welt -gehend vermieden. Die mechanische Verbindung wird noch verbessert, indem noch zusätzlich jeweils an den Stoßstellen der Teilstücke Punktschweißverbindungen angeordnet sind.
  • Es ist vorteilhaft, wenn die Teilstücke des Teilungsträgers und die Unterlage aus Material etwa gleicher Dicke und Zusammensetzung bestrebt. L:ie Unterlage kann so ausgebildet sein, daß sie nur als Verbindungsstück zvischen aneinanderliegenden Enden zweier Teilstücke des Teilungsträgers in Erscheinung tritt.
  • Die erfindungsgemäße Lösung sichert eie feste und beständige Verbindung zwischen den einzelnen Teilstücken des Teilungsträgers und der Unterlage. Die Verbindung ist unempfindlich gegenüber Temperaturänderungen und mechanischen Schwingungen. Beim Schweißvorgang selbst verändern die einzelnen Teilstücke ihre Lage zueinander nur sehr gering.
  • Das ist zurückzuführen auf sicheres Einspannen beim Justier-und Schweißprozeß und auf eine erprobte Schweißtechnologie.
  • Es wird großer ert auf eine möglichst kurze Schweißzeit gelegt, um die Erwärmung des Maßstabes gering zu halten.
  • Die Schweißverbindungen halten mechanischen Belastungen jeder Art gut stand, sichern eine dauerhaft gute Justierung und erlauben die Herstellung von Maßstäben beliebiger Länge.
  • Ausführungsbeispiel: Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel erläutert.
  • Die zugehörige Zeichnung zeigt einen Metallrastermaßstab für inkrementale Meßsysteme mit Punktschweißverbindungen gemäß der Erfindung.
  • In der Zeichnung ist ein Abschnitt eines Metallrastermaßstabes mit inkrementaler Zählspur dargestellt. Er besteht aus einem Teilungsträgerstück 1, einem weiteren Teilungs- trägerstück 2 und einer Unterlage 3. nuf den Teilstücken 1 und 2 des Teilungsträgers ist eine fortlaufende Rasterteilung 4 aufgebracht, die sich auch ueber eine Stoßstelle 5 hinweg kontinuierlich fortsetzt. Die Lage der Teilstücke 1 und 2 zueinander wurde so justiert und gehaltert, daß über die Stoßstelle hinweg keine Verfälschung der Rasterteilung 4 zustande kommt. rin Tastkopf mit einem fotoelektrischen Abtastsystem darf die Stoßstelle 5 nicht wahrnehmen. ie Justierung muß so erfolgen, daß die elektrischen Ausgangssignale des Tastkopfes nicht über das zulässige Maß von der idealen Sinus-Murvenform abweichen.
  • Diese einmal vorgenommene Justierung wird mit Hilfe einer Schweißvorrichtung dauerhaft fi@iert. @ie Zeichnung zeigt vier Düsen 6 dieser Schweißvorrichtung. Zwischen den Teilsticken 1 bzw. 2 des Teilungsträgers und der Unterlage 3 wurde damit eine Punktschv;eißverbindung hergestellt. Wuf der Zeichnung sind Schweißpunkte 7 und 8 zu sehen. Ebensolche Schweißpunkte befinden sich auf der gegenüberliegenden Seite des Ltaßstabes. Je nach den Erfordernissen, insbesondere den auftretenden mechanischen Belastungen, sind weitere Schweißverbindungen möglich.
  • Bei der Ausführung der Schweißarbeiten ist besonders streng auf kurze Einwirkungsdauer auf den Maßstab zu achten, um Veränderungen der Justierung zu vermeiden und um mechanischen Spannungen zwischen den Teilstücken 1 und 2 des Teilungsträgers und der Unterlage 3 vorzubeugen. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, möglichst vier - mindestens aber zwei - Punktschweißverbindungen zugleich auszuführen.

Claims (7)

  1. Erfindungsanspruch: 1. Präzisionsmaßstab, bestehend aus einem Teilungsträger, der aus mehreren @eilstücken zusammengesetzt ist, und einer geschlossenen oder ebenfalls zusammengesetzten Unterlage, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen den Teilstücken des Teilungsträgers und der Unterlage eine SchvJeißverbindung besteht.
  2. 2. Präzisionsmaßstab nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Schweißverbindung einzelne Punktschweißverbindungen vorgesehen sind.
  3. 3. Präzisionsmaßstab nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Punktschweißverbindungen in der Nähe der Enden der Teilstücke des Teilungsträgers angeordnet sind.
  4. 4. Präzisionsmaßstab nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß in Längsrichtung des Maßstabes jeweils zwei Punktschweißverbindungen einander gegenüber angeordnet sind.
  5. 5. Präzisionsmaßstab nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Punktschweißverbindungen zum Herstellen einer Verbindung auch zwischen den Teilstücken des Teilungsträgers an den Stoßstellen der Teilstücke angeordnet sind.
  6. 6. Präzisionsmaßstab nach Punkt 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Teilstücke des Teilungsträgers und die Unterlage aus Material etwa gleicher Dicke und Zusammensetzung bestehen.
  7. 7. Präzisionsmaßstab nach Punkt 3 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Unterlage jeweils nur als Verbindungsstück zwischen aneinanderliegenden Enden zweier Teilstücke des Tellungsträgers vorhanden ist.
DE19782847719 1978-11-03 1978-11-03 Praezisionsmasstab Withdrawn DE2847719A1 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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