DE29521403U1

DE29521403U1 - Positionsmeßeinrichtung

Info

Publication number: DE29521403U1
Application number: DE29521403U
Authority: DE
Original assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Current assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority date: 1995-09-14
Filing date: 1995-09-14
Publication date: 1997-04-10
Anticipated expiration: 2005-09-15

Description

DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH 5. September 1995

Positionsmeßeinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Positionsmeßeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Derartige Positionsmeßeinrichtungen sind aus einer Vielzahl von Druckschriften bekannt.

Am weitesten verbreitet ist die Anordnung eines biegesteifen Meßteilungs-Trägerkörpers an einem der zu messenden Objekte, indem man die parallel zur Meßteilungsfläche verlaufende Unterseite des Meßteilungs-Trägerkörpers auf dem zu messenden Objekt mittels einer elastischen Klebeschicht befestigt, siehe DE-PS 25 05 587 als Beispiel aus einer Vielzahl von Druckschriften).

Ferner ist es üblich, einen derartigen biegesteifen Meßteilungs-Trägerkörper in der rechtwinkligen Aussparung eines Objektes, also durch zwei senkrecht

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zueinander stehende Flächen zu befestigen {siehe DE-PS 23 49 944). Eine weitere gebräuchliche Bauform ist die Befestigung des Meßteilungs-Trägerkörpers in einem Schlitz des Objektes/ wobei üblicherweise der im Schlitz des Objektes befindliche Teil des biegesteifen Meßteilungs-Trägerkörpers von einem elastischen Klebeband an einer Seite und von Justierschrauben an der gegenüberliegenden Seite und einer dazu senkrechten Seite gehalten wird (US-PS 3,816,003).

Diesen Lösungen ist gemeinsam, daß zumindest eine der Befestigungsflächen des Meßteilungs-Trägerkörpers parallel zur Ebene verläuft, in der die Meßteilung angeordnet ist.

Um schädliche Einwirkungen von Biegekräften, Verunreinigungen der Montageflächen, Ebenheit und Glasdickenschwankungen des Meßteilungs-Trägerkörpers zu verringern, müssen die Meßteilungs-Trägerkörper und die Aufspannflächen sehr aufwendig selektiert und bearbeitet werden.

Dies sind schwierige und teure Arbeitsgänge. Im praktischen Betrieb werden die Meßteilungs-Trägerkörper geklebt oder durch Unterdruck an dem Objekt befestigt und vermessen.

Dabei spielt die Sauberkeit zwischen den Flächen und die Ansaugkraft eine große Rolle bei der Reproduzierbarkeit der Messungen.

Beim Kunden müssen dann gleiche Anbaubedingungen herrschen.
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Durch den eigentlichen Befestigungsvorgang können
auch noch Fehler auftreten, die durch Verbiegungen zustande kommen/ wenn der Meßteilungs-Trägerkörper nicht planparallel aufliegen kann.
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Unabhängig von der Befestigung des Meßteilungs-Trägerkörpers ist es bekannt/ auf einem Meßteilungs-Trägerkörper zwei Meßteilungen anzuordnen, die von zwei Abtasteinheiten abgetastet werden, um Fehler zu kompensieren. Als repräsentatives Beispiel sei die DE-34 09 298-Cl genannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei derartigen Positionsmeßeinrichtungen die Montage zu erleichtern, die Herstellung kostengünstiger zu gestalten sowie die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Meßergebnisse zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird von einer Positionsmeßeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Die Vorteile der Erfindung liegen vor allem darin, daß der Meßteilungs-Trägerkörper nicht mehr planparallel zu sein braucht. Eine hinreichend gute Oberfläche auf der Meßteilungsseite genügt. Die Montagefläche an der zu messenden Maschine muß nicht mehr so genau und fein bearbeitet werden; bei entsprechender Dimensionierung genügt bereits eine Auflage an zwei geeigneten Punkten. Ferner können Führungsfehler der Maschinenführungen kompensiert werden. Die Abtastung erfolgt quasi in der neutralen Ebene.

Mit Hilfe der schematisierten Zeichnungen soll anhand von Ausführungsbeispielen die Erfindung noch näher erläutert werden.

Es zeigt

Figur 1 eine Längenmeßeinrichtung;

Figur 2 einen schematischen Aufbau einer Längenmeßeinrichtung im Querschnitt und

Figur 3 eine schematische Vorderansicht.

Eine in Figur 1 dargestellte Längenmeßeinrichtung 1 besteht im wesentlichen aus einem Leichtmetall-Gehäuse 2, in dem ein Meßteilungs-Trägerkörper 3 in ) erfinderischer Weise befestigt ist. Die Besonder

heit liegt dabei darin, daß die Befestigungsfläche des Meßteilungs-Trägerkörpers 3 senkrecht zur Meßteilung 3a verläuft. Andere Winkel sind aber ebenfalls zulässig, nur darf die Befestigungsfläche nicht die Unterseite des Meßteilungs-Trägerkörpers 3 sein, also nicht der Meßteilung 3a gegenüber liegen.

Das Gehäuse 2 ist teilweise geschnitten dargestellt, so daß eine Abtasteinrichtung 4 sichtbar wird. Die Abtasteinrichtung 4 tastet in bekannter Weise photoelektrisch eine Meßteilung 3a ab, die auf dem Meßteilungs-Trägerkörper 3 aufgebracht ist. Ein Mitnehmer 5, der den Querschnitt eines zweiseitigen Schwertes hat, verbindet die Abtasteinrichtung 4 mit einem Montagefuß 6. Der Mitnehmer 5 durchragt einen Längsschlitz 2a im Gehäuse 2, der durch dachförmig angeordnete Dichtlippen 7 und 8 abgedichtet ist.

Eine nicht dargestellte Maschine, bei der die Ver-Schiebungen zwischen Maschinenbett und Schlitten

gemessen werden sollen, trägt am Maschinenbett über

Montagefuß 6 und Mitnehmer 5 die Abtasteinrichtung 4 und am Schlitten das Gehäuse 2 mit dem Meßteilungs-Trägerkörper 3.

In den Figuren 2 und 3 ist schematisch eine Längenmeßeinrichtung in verschiedenen Ansichten gezeigt. Die Bezugszeichen entsprechen denen aus Figur 1 {soweit überhaupt vorhanden) und sind um die Figurennumerierung als Index ergänzt. Abweichend von dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ist hier an dem ausschnittsweise gezeigten Gehäuse 2 - das keinesfalls ein Hohlprofil sein muß, sondern eine beliebige Anbaufläche an einer Maschine, beispielsweise das Bett oder Schlitten oder eine Führung zwischen beiden Maschinen-Bauteilen - meistens ein Zwischenstück vorgesehen, welches zwischen dem Bauteil 2 N (N=2...9) und dem Meßteilungs-Trägerkörper 3 N (N=2...9) angeordnet ist.

Es sein nochmals ausdrücklich betont, wenn nachstehend der Einfachheit halber von "Gehäuse" geschrieben wird, ist jede beliebige Anbaufläche gemeint, nicht etwa ausschließlich ein Hohlprofil 2, wie es zum Ausführungsbeispiel in Figur 1 gezeigt ist.

Die Figuren 2 und 3 zeigen in zwei Ansichten einen Meßteilungs-Trägerkörper 32, der mit Hilfe eines Haltewinkels 92 am Gehäuse 22 befestigt ist. Auf seiner Oberseite trägt der Meßteilungs-Trägerkörper 32 eine Meßteilung 3a₂. Parallel dazu auf der. gegenüberliegenden Oberfläche trägt der Meßteilungsträgerkörper 32 eine zweite Meßteilung 3b₂. Senkrecht zu der Ebene, in der die Meßteilungen 3a₂ und 3b₂ angeordnet ist, befindet sich eine Fläche 102 am Meßteilungs-Trägerkörper 32. Mit dieser Fläche

102 ist der Meßteilungs-Trägerkörper 32 an einem Schenkel 92a des Haltewinkels 92 befestigt. Die Befestigungsart ist beliebig, sie kann mittels Klebstoff erfolgen.
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An seinen Enden ist der Haltewinkel 92 an dem Gehäuse 22 mit Schrauben befestigt, die nicht näher bezeichnet sind. In Figur 3 ist das Gehäuse nicht dargestellt. Um die Einwirkung von schädlichen Kräften auf den Meßteilungs-Trägerkörper 32 zu vermeiden oder wenigstens zu verringern, sind im Bereich der Schraubbefestigungen an dem Haltewinkel 92 die Schenkelanteile des Haltewinkels 92 entfernt, an dem zwischen den endseitigen Befestigungen der Meßteilungs-Trägerkörper 32 befestigt ist.

Die Abtastung der beiden sich gegenüberliegenden Meßteilungen 3a₂ und 3b₂ erfolgt durch Abtastbaueinheiten 4a₂ und 4b₂, die in Figur 2 dargestellt sind, und sich ebenfalls gegenüberliegen. Aus Gründen der zeichnerischen Klarheit ist in Figur 1 nur die Abtastbaueinheit 4a der gesamten Abtasteinrichtung 4 dargestellt.

Die beiden Abtastbaueinheiten 4a, 4a₂ und 4b, 4b₂ erzeugen an den beiden sich gegenüberliegenden Teilungen 3a, 3a₂ und 3b, 3b₂ Abtastsignale, die auf unterschiedliche Weise ausgewertet werden können.

Die Summe der beiden Abtastsignale ergibt ein Meßsignal, welches frei von Fehlern durch Verbiegung des Maßstabes 3 bezw. 32 ist, da eine Meßteilung gedehnt und die zweite gestaucht ist.

Die Differenz der beiden Abtastsignale ermöglicht unter Berücksichtigung der Dicke des Meßteilungs-

Trägerkörpers die Ermittlung der Winkelabweichung zwischen. Meßteilungs-Trägerkörper und den beiden Abtastköpfen.

Mit dieser Maßnahme lassen sich beispielsweise Führungsfehler der Maschine ermitteln, an der die erfindungsgemäße Meßeinrichtung angebracht ist.

Das physikalische Abtastprinzip ist für die Realisierung der Erfindung ohne Bedeutung. Bevorzugt wird eine lichtelektrische Abtastung im Durchlicht- oder Auflichtverfahren verwendet.

Claims

DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH 5. September 1995 Ansprüche

1. Positionsmeßeinrichtung (1) zur Messung der Relativbewegung zweier Objekte mit einem biegesteifen, eine Meßteilung (3a) tragenden Meßtei-) lungs-Trägerkörper (3), der über ein biegestei-

fes Zwischenstück {92, 93, 94, 95) an einem der

Objekte befestigt ist, und bei der am Meßteilungs-Trägerkörper (3) wenigstens eine Befestigungsfläche (10) vorhanden ist, die mit der Meßteilungsebene, in der die Meßteilung (3a) angeordnet ist, einen beliebigen, von 180° abweichenden Winkel (&agr;, ß) einschließt, und bei der die Befestigung des Meßteilungs-Trägerkörpers (3) ausschließlich über diese zur Meßteilungsebene geneigte, wenigstens eine Fläche (10) erfolgt,

dadurch gekennzeichnet, daß der Meßteilungs-Trägerkörper (3) eine weitere Meßteilung (3b) trägt, die der ersten Meßteilung (3a) gegenüber liegt.

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2. Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Meßteilungen (3a und 3b) von zwei Abtasteinheiten (4a, 4b) abgetastet werden, deren Abtastsignale zusammengefaßt ausgewertet werden.

3. Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Meßteilungen {3a und 3b) von zwei Abtasteinheiten (4a, 4b) abgetastet werden, und die Summe der beiden Abtastsignale das Meßsignal ergibt.

4. Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Meßteiiungen (3a und 3b) von zwei Abtasteinheiten (4a, 4b) abgetastet werden, und sich aus der Differenz der beiden Abtastsignale die Winkelabweichung zwischen Meßteilungs-Trägerkörper (32) und den beiden Abtasteinheiten (4a, 4b) ergibt.