DE2911047A1 - Length measurement device with longitudinally sliding rule - having linear expansion and compression and non-linear error correction elements - Google Patents

Length measurement device with longitudinally sliding rule - having linear expansion and compression and non-linear error correction elements

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Abstract

A length measurement device for determining the positions of two objects has a rule and carrier and body with a sensing unit and an evaluation and display unit. The body contains the sliding rule without applying force to it. It has a correction device providing compensation for linear and non-linear errors caused by machine errors etc. The linear correction is performed by an expansion device and/or a compression device. The former consists of a tensioning block connected to a rule fixing piece via a draw spring. The compression device is a swivelling lever acting on the fixing element. It is operated by a spring loaded tension screw. The non-linear correction is performed by an open link chain lying in the measurement direction whose elements are adjustable transverse to the measurement direction.

Description

Längenmeßeinrichtung mit längsver- Length measuring device with longitudinal

schieblichem Maßstab Die Erfindung betrifft eine Längenmeßeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. sliding scale The invention relates to a length measuring device according to the preamble of claim 1.

Aus der DE-AS 25 18 745 ist bereits eine Längenmeßeinrichtung bekannt, bei der eine lineare Kompensation insbesondere von Maschinenfehlern von Werkzeug- und Meßmaschinen durch Längs tauchen und Längsstrecken des Maßstabs erfolgt.From DE-AS 25 18 745 a length measuring device is already known, in which a linear compensation, in particular of machine errors in tool and measuring machines by dipping lengthways and stretching the scale takes place.

Der DE-OS 27 24 858 entnimmt man eine Korrektureinrichtung zur nichtlinearen Fehlerkompensation bei einem gekapselten Längenmeßgerät mittels eines Korrekturprofils in Form einer in Meßrichtung verlaufenden Gliederkette, deren Glieder quer zur Meßrichtung einstellbar sind.DE-OS 27 24 858 reveals a correction device for the non-linear Error compensation in an encapsulated length measuring device by means of a correction profile in the form of a link chain extending in the measuring direction, the links of which are transverse to the measuring direction are adjustable.

Diese Gliederkette wird von einem Übertragungselement abgegriffen, das eine korrigierende Relativbewegung zwischen einer Abtasteinheit und einer Maßstabsverkörperung bewirkt.This link chain is picked up by a transmission element, that is a corrective relative movement between a scanning unit and a scale causes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer derartigen Längenmeßeinrichtung eine Korrektureinrichtung anzugeben, die die Kompensation von linearen und nichtlinearen Fehlern erlaubt.The invention is based on the object of such a length measuring device to specify a correction device that compensates for linear and non-linear Mistakes allowed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved by the characterizing features of claim 1 solved.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß bei einer derartigen Längenmeßeinrichtung durch die angegebene Korrektureinrichtung die möglichen linearen und nichtlinearen Fehler in Form von Maschinenfehlern und Teilungsfehlern des Maßstabes eliminiert werden können, so daß hochpräzise Messungen ermöglicht werden.The advantages achieved with the invention are in particular: that with such a length measuring device by the specified correction device the possible linear and non-linear errors in the form of machine errors and Graduation errors of the scale can be eliminated, so that high-precision measurements be made possible.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung in zwei Ansichten im Längsschnitt dargestellt.An embodiment of the invention is shown in the drawing in two Views shown in longitudinal section.

Ein als Maßstabträgerkörper dienendes starres Hohlprofil 1, das in nicht gezeigter Weise an einem Maschinenteil befestigt ist, weist eine Nut auf, in der ein Maßstab 2 mit einer hochpr.äzisen Teilung zwischen Auflageflächen 3 und Falzen 4 formschlüssig, aber kräftefrei eingebettet ist, so daß der Maßstab 2 in Meßrichtung geringfügig verschiebbar ist.A rigid hollow profile 1 serving as a scale support body, which is shown in FIG is attached to a machine part in a manner not shown, has a groove, in which a scale 2 with a high-precision graduation between support surfaces 3 and Fold 4 is embedded in a form-fitting but force-free manner, so that the scale 2 in Measurement direction is slightly displaceable.

Das eine Ende des Maßstabs 2 ist in nicht gezeigter Weise mittels einer ersten Maßbandhalterung fixiert, die am Maschinenteil befestigt ist. Eine zweite Maßbandhalterung 5 für das andere Ende des Maßstabs 2 ist mittels Schrauben 6 ebenfalls am besagten Maschinenteil fest angebracht und beinhaltet eine Korrektureinrichtung in Form einer Maßbanddehneinrichtung und einer Maßbands taucheinrichtung.One end of the scale 2 is in a manner not shown by means a first tape measure holder fixed, which is attached to the machine part. One second tape measure holder 5 for the other end of the scale 2 is by means of screws 6 also firmly attached to said machine part and contains a correction device in the form of a tape measure stretching device and a tape measure diving device.

Zum Dehnen des Maßstabs 2 ist in einer sich in Meßrichtung längserstreckenden, im Querschnitt rechteckigen Aussparung 7 in der Maßbandhalterung 5 mit geringem Spiel in den Querrichtungen ein Spannelement 8 verschiebbar angeordnet, das durch zwei Zugfedern 9 mit einem Befestigungselement 10 fiir den Maßstab 2 verbunden ist. Die Zugfedern 9 sind durch Stifte 11 am Spannelement 8 und durch einen gemeinsamen Stift 12 am Befestigungselement 10 befestigt, das seinerseits mit einer hakenförmigen Verlängerung 13 in eine Aussparung 14 am Ende des Maßstabs 2 eingreift. Das Spannelement 8 besitzt mittig in Meßrichtung eine Gewindebohrung 15 zur Aufnahme einer Spannschraube 16, die durch eine Bohrung 17 in einer Wandung 18 am dem Maßstab 2 abgewandeten Ende der Aussparung 7 durchgeführt ist und mit ihrem Kopf in einer Senkung 19 an einer Anlagefläche 20 der Wandung 18 anliegt.To stretch the scale 2 is in a longitudinally extending in the measuring direction, rectangular cross-section recess 7 in the tape measure holder 5 with little Game in the transverse directions, a clamping element 8 is arranged displaceably through two tension springs 9 with a fastening element 10 for the yardstick 2 is connected. The tension springs 9 are through pins 11 on the tensioning element 8 and through a common pin 12 attached to the fastening element 10, which in turn with a hook-shaped extension 13 in a recess 14 at the end of the scale 2 intervenes. The clamping element 8 has a threaded hole in the middle in the measuring direction 15 for receiving a clamping screw 16, which passes through a bore 17 in a wall 18 is carried out at the end of the recess 7 facing away from the scale 2 and with its head rests in a depression 19 on a contact surface 20 of the wall 18.

Zum Zwecke des Maßbandstauchens ist in einer weiteren Aussparung 21 in der Maßbandhalterung 5 ein Hebel 22 um eine Achse 23 drehbar gelagert. An seinem einen Ende weist der Hebel 22 eine Vertiefung 24 zur Aufnahme einer Kugel 25 auf, die ihrerseits in eine korrespondierende Vertiefung 26 im Befestigungselement 10 für den Maßstab 2 eingreift. Das Befestigungselement 10 weist weiterhin eine Einkerbung 27 auf, in der das Ende des Maßstabs 2 beim Stauchvorgang zur Anlage gelangt. Am anderen Ende ist der Hebel 22 durch einen Einschnitt 28 gabelförmig ausgebildet, in den eine Mutter 29 mit einem entsprechend ausgebildeten Teil 30 zur Drehsicherung eingreift. Diese Mutter 29 wirkt mit einer Spannschraube 31 zusammen und stützt sich mit einseitig zylinderförmig ausgebildeten Ansätzen 32 an Anlageflächen 33 des gabelförmigen Endes des Hebels 22 ab, so daß eine gewisse Winkelbeweglichkeit zwischen der Mutter 29 und dem Hebel 22 gegeben ist.For the purpose of upsetting the measuring tape, there is a further recess 21 a lever 22 rotatably mounted about an axis 23 in the tape measure holder 5. On his one end of the lever 22 has a recess 24 for receiving a ball 25, which in turn in a corresponding recess 26 in the fastening element 10 for the scale 2 intervenes. The fastening element 10 also has a notch 27, in which the end of the scale 2 comes to rest during the upsetting process. At the the other end of the lever 22 is fork-shaped through an incision 28, in which a nut 29 with a correspondingly designed part 30 to prevent rotation intervenes. This nut 29 cooperates with a clamping screw 31 and supports with lugs 32, which are cylindrical on one side, on contact surfaces 33 of the fork-shaped end of the lever 22, so that a certain angular mobility between the nut 29 and the lever 22 is given.

Die Spannschraube 31 ist mit einer Druckfeder 34 beaufschlagt, die sich am Kopf der Spannschraube 31 und an einer Anlagefläche 35 in der Aussparung 21 abstützt. Das Hohlprofil 1 ist gegen die Maßbandhalterung 5 durch eine elastische Dichtung 49 abgedichtet.The clamping screw 31 is acted upon by a compression spring 34 which on the head of the clamping screw 31 and on a contact surface 35 in the recess 21 supports. The hollow profile 1 is against the tape measure holder 5 by an elastic Seal 49 sealed.

Durch Eindrehen der Spannschraube 16 der Maßstabdelmeinrichtung kann der Maßstab 2 zur Fehlerkorrektur gedehnt werden. Die hakenförmige Verlängerung 13 des Befestigungselements 10 in der Aussparung 14 des Maßstabs 2 ist dabei mit dem Maßstab 2 in Wirkverbindung. Dazu wird die Spannschraube 31 der Maßstabstaucheinrichtung soweit herausgedreht, daß das Befestigungselement 10 bei dieser Dehnbewegung nicht durch den Hebe122 behindert wird; das Ende des Maßstabs 2 steht dabei mit der Einkerbung 27 des Befestigungselements 10 nicht in Kontakt. Beim Stauchvorgang wird die Spannschraube 16 der Maßstabdehneinrichtung soweit herausgedreht, daß die Wirkverbindung zwischen der hakenförmigen Verlängerung 13 und dem Maßstab 2 aufgehoben wird, so daß durch Eindrehen der Spannschraube 31 der Maßstab 2 zur Fehlerkorrektur gestaucht werden kann.By screwing in the clamping screw 16 of the ruler can the scale 2 can be stretched for error correction. The hook-shaped extension 13 of the fastening element 10 in the recess 14 of the scale 2 is included the scale 2 in operative connection. For this purpose, the clamping screw 31 becomes the scale upsetting device unscrewed so far that the fastening element 10 does not during this stretching movement is obstructed by the Hebe122; the end of the scale 2 stands with the notch 27 of the fastening element 10 is not in contact. During the upsetting process, the clamping screw 16 of the scale stretching device turned out so far that the operative connection between the hook-shaped extension 13 and the scale 2 is canceled so that by Screwing in the clamping screw 31, the scale 2 can be compressed to correct errors can.

Zusätzlich zu den oben beschriebenen linearen Korrektureinrichtungen weist die Längenmeßeinrichtung noch eine nichtlineare Korrektureinrichtung auf, die ein Korrekturprofil in Form einer in Meßrichtung verlaufenden Gliederkette 36 aufweist, deren Glieder 37 quer zur Meßrichtung einstellbar sind. Die Glieder 37 sind jeweils mittels eines Bolzens 38 und eines Langlochs 39 zum Längenausgleich gelenkig miteinander verbunden. In der Nähe jedes Gelenks ist ein im Hohlprofil 1 drehbar gelagerter Exzenter 40 angeordnet, der mittels eines auf seiner Peripherie angeordneten Bolzen 41 drehbar mit einem Glied 37 verbunden ist.In addition to the linear correction devices described above if the length measuring device also has a non-linear correction device, a correction profile in the form of a link chain 36 running in the measuring direction has, the members 37 are adjustable transversely to the measuring direction. The links 37 are each by means of a bolt 38 and an elongated hole 39 for length compensation articulated together. Near each joint there is one in the hollow profile 1 rotatably mounted eccentric 40 arranged by means of a on its periphery arranged bolt 41 is rotatably connected to a member 37.

Zur Abtastung der Teilung des Maßstabs 2 ist in bekannter Weise eine Abtasteinheit 42 vorgesehen, die mittels Rollen 43, 44 auf Führungsflächen 45, 46 des Hohlprofils 1 geführt ist. Ein Montagefuß 47 ist mit einem nicht gezeigten zweiten Maschinenteil verbunden, das gegenüber dem ersten Maschinenteil eine Relativbewegung ausführt.For scanning the division of the scale 2 is a known manner Scanning unit 42 is provided, which by means of rollers 43, 44 on guide surfaces 45, 46 of the hollow profile 1 is performed. A mounting foot 47 is connected to a second, not shown Machine part connected, the relative movement compared to the first machine part executes.

Der Montagefuß 47 ragt iiber eine schwertförmige Verjiingung 48 durch Dichtlippen in Nuten 50 des Hohlprofils 1 in das im übrigen vollkommen geschlossene Ilohlprofil 1 hinein und ist mit einem Mitnehmer 51, verbunden, der die Relativbewegung des zweiten Maschinenteils auf die Abtasteinheit 42 überträgt. In der Abtasteinheit 42 ist um eine Achse 52 ein Winkelhebel 53 drehbar gelagert, der an seinem langen, freien Ende eine Rolle 54 aufweist, die bei Verschiebung der Abtasteinheit 42 dem Linienzug der Gliederkette 36 folgt und den Winkelhebel 53 um die Achse 52 verschwenkt.The mounting foot 47 protrudes over a sword-shaped vergeung 48 Sealing lips in grooves 50 of the hollow profile 1 in the otherwise completely closed Ilohlprofil 1 into it and is connected to a driver 51, which controls the relative movement of the second machine part is transmitted to the scanning unit 42. In the scanning unit 42, an angle lever 53 is rotatably mounted about an axis 52, which on its long, free end has a roller 54 which, when the scanning unit 42 is displaced, the The line of the link chain 36 follows and the angle lever 53 is pivoted about the axis 52.

Die Schwenkbewegung des Winkelhebels 53 entspricht dem zu korrigierenden Fehlerverlauf der Einrichtung. Die Korrektur wird durch einen kurzen zweiten Arm des Winkelhebels 53 vorgenommen, der als Exzenter 55 ausgebildet ist und am Mitnehmer 51 mittels einer Zugfeder 56 anliegt, die an der Abtasteinheit 42 befestigt ist; die Schwenkbewegung des Winkelhebels 53 wird somit in eine Relativbewegung zwischen der Abtasteinheit 42 und dem Mitnehmer 51 umgesetzt. Das Anliegen der Rolle 54 des Winkelhebels 53 an der Gliederkette 36 wird durch eine weitere Feder 57 bewirkt, die ebenfalls an der Abtasteinheit 42 befestigt ist.The pivoting movement of the angle lever 53 corresponds to that to be corrected Setup error history. The correction is made by a short second arm made of the angle lever 53, which is designed as an eccentric 55 and on the driver 51 is applied by means of a tension spring 56 which is fastened to the scanning unit 42; the pivoting movement of the angle lever 53 is thus in a relative movement between the scanning unit 42 and the driver 51 implemented. The concern of the role 54 of the Angle lever 53 on the link chain 36 is effected by a further spring 57, which is also attached to the scanning unit 42.

Mittels der durch die Exzenter 40 von außen einstellbaren Gliederkette 36 können somit nichtlineare Teilungsfehler des Maßstabs 2 als auch nichtlineare Maschinenfehler in Form von Führungsfehlern korrigiert werden. Die linearen Teilungsfehler des Maßstabes 2 und die linearen Maschinenfehler können durch die angegebene Maßstabdehneinrichtung und Maßstabstaucheinrichtung eliminiert werden, so daß die Längenmeßeinrichtung hochpräzise Messungen erlaubt. Bei langen Maßstäben 2 können auch an beiden Enden je eine Maßstabdehneinrichtung und/oder eine Maßstabstaucheinrichtung vorgesehen werden.By means of the link chain which can be adjusted from the outside by means of the eccentric 40 36 can thus non-linear graduation errors of the scale 2 as well as non-linear Machine errors in the form of guidance errors can be corrected. The linear pitch errors of the scale 2 and the linear machine errors can be reduced by the specified scale stretching device and scale upsetting device can be eliminated, so that the length measuring device high-precision measurements allowed. With long scales 2 can also be used at both ends a scale expansion device and / or a scale compression device are provided will.

Die Erfindung ist mit Erfolg sowohl bei lichtelektrischen digitalen Längenmeßeinrichtungen als auch bei optischen, induktiven, kapazitiven und magnetischen Meßgeräten einsetzbar.The invention is successful in both photoelectric and digital Length measuring devices as well as optical, inductive, capacitive and magnetic Measuring devices can be used.

Claims (6)

Anspriiche ========= / l.))Längenmeßeinrichtung zur Lagebestimmung zweier Objekte, mit einem Maßstabs einem Maßstabträgerkörper, einer Abtasteinheit sowie mit einer Auswerte- und Anzeigeeinheit, wobei der Maßstabträgerkörper den in Meßrichtung geringfügig verschiebbaren Maßstab formschlüssig, aber kräftefrei umschließt, nach Patent ... (Patentanmeldung P 27 12 421.6), dadurch gekennzeichnet, daß a.) eine lineare Korrektureinrichtung und b.) eine nichtlineare Korrektureinrichtung vorgesehen sind. Claims ========= / l.)) Length measuring device for position determination two objects, with a scale, a scale support body, a scanning unit as well as with an evaluation and display unit, wherein the scale support body the Slightly displaceable scale in the measuring direction, form-fitting, but free of forces encloses, according to patent ... (patent application P 27 12 421.6), characterized in that that a.) a linear correction device and b.) a non-linear correction device are provided. 2.) Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lineare Korrektureinrichtung aus einer Maßstabdehneinrichtung und/oder aus einer Maßstabstaucheinrichtung besteht. 2.) Length measuring device according to claim 1, characterized in that that the linear correction device consists of a scale stretching device and / or a scale dip device. 3.) Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Maßstabdehneinrichtung ein Spannelement (8) aufweist, das in Meßrichtung über mindestens eine Zugfeder (9) mit einem Befestigungselement (10) für den Maßstab (2) verbunden ist. 3.) length measuring device according to claim 2, characterized in that that the scale stretching device has a clamping element (8) which extends in the measuring direction via at least one tension spring (9) with a fastening element (10) for the scale (2) is connected. 4.) Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Maßstabstaucheinrichtung einen drehbar gelagerten Hebel (22) aufweist, der an einem Ende mit dem flefestigungselement (io) für den Maßstab (2) und am anderen Ende mit einer federbelasteten Spannschraube (31) in Wirkverbindung steht.4.) length measuring device according to claim 2, characterized in that that the scale upsetting device has a rotatably mounted lever (22) which at one end with the fastening element (io) for the scale (2) and at the other The end is in operative connection with a spring-loaded tensioning screw (31). 5.) Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtlineare Korrektureinrichtung ein Korrekturprofil in Form einer in Meßrichtung verlaufenden Gliederkette (36) aufweist, deren Glieder (37) quer zur Meßrichtung einstellbar sind, und daß die Gliederkette (36) von einem Übertragungselement abgegriffen wird, das eine korrigierende Relativbewegung zwischen einer Abtasteinheit (42) und dem Maßstab (2) bewirkt.5.) length measuring device according to claim 1, characterized in that that the non-linear correction device has a correction profile in the form of one in the measuring direction extending link chain (36), the links (37) transverse to the measuring direction are adjustable, and that the link chain (36) is tapped from a transmission element is that a corrective relative movement between a scanning unit (42) and the scale (2) causes. 6.) Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungselement von einem in der Abtasteinheit (42) schwenkbar gelagerten Winkelhebel (53) gebildet wird, der an seinem einen freien Ende eine an der Gliederkette (36) anliegende Rolle (54) und an seinem anderen freien Ende einen am Mitnehmer (51) anliegenden Exzenter (55) aufweist.6.) length measuring device according to claim 5, characterized in that that the transmission element is pivotably mounted by one in the scanning unit (42) Angle lever (53) is formed, the one on the link chain at its one free end (36) adjacent roller (54) and at its other free end one on the driver (51) has adjacent eccentric (55).
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