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Gekapselte Längenmeßeinrichtung
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Die Erfindung bezieht sich auf eine gekapselte IEngenmeßeinrichtung,
insbeaondere auf Mittel zur Befestigung des Meßsystems an einer Werkseug- oder Meßmaschine.
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Aus der DD-PS 122584 ist eine Lingenmeßeinrichtung zum Messen und
Einstellen der Relativlage zweier Objekte, z.B. eines Bettes und eines Schlittens
einer Maschine, bekennt, bei welcher eine Meßteilung und eine Abtastbaueinheit in
einem langgestreckten Hohlkörper untergebracht sind, welcher an seinen Stirnseiten
durch Winkelteile abgeschlossen ist. Dabei wird Jeweils ein Schenkel eines Winkelteiles,
der gelenkig an dem Jeweiligen Winkelteil angeordnet ist, an der Maschine befestigt.
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Diese Lösung besitzt erhebliche Nachteile. So ist ein Ausgleich von
Ungenauigkeiten der Anschraubfläche an der Maschine oder an der Meßeinrichtung und
von lageungenauigkeiten der Längenmeßeinrichtung nur in einer Ebene möglich. Bei
Verwindung der Anschraubflächen erfolgt kein derartiger Ausgleich, und es wirken
Zwangakräfte auf die gesamte Meßeinrichtung ein. Außerdem ist mit den Winkelteilen
nur eine Anschraublage realisierbar. Bei Temperaturschwankungen erfolgt kein Längenausgleich
zwischen iängenneßeinrichtung und Meschine.
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Bei der Lngenmeßeinrichtung nach AE-AS 2630880 sind als Befestigungselemente
an einem Ende eines die Meßteilung und die Abtastbaueinheit einschließenden Hohlkörpers
zwei quer zur Meßrichtung hintereinander fest angebrachte Kugeln und am gegentiberliegenden
Ende des Hohlkörpers eine etwa in der Mitte zwischen den vorgenannten Kugeln angeordnete
kippbare Kugelscheibe vorgesehen, so daß eine Art Dreipunktauflage verwirklicht
ist.
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Bei dieser Einrichtung ist ein Ausgleich der Ungenauigkeiten der Anschraubfläche
der Maschine - bzw. Meßeinrichtung nur bedingt in zwei Preiheitagraden möglich.
Beim Festspannen mittels Schrauben entsteht Jedoch bedingt durch die Richtung der
Gewindebohrung für die Schraube bezogen auf die Anschraubfläche bzw. durch die Richtung
der Bohrung im Anschraubblocks speziell an den Befestigungselementen mit nur einer
Kugelscheibe eine Verspannung, durch welche Zwangskräfte auf die Keßeinrichtung
ausgetibt werden.
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Desweiteren erfolgt kein Längenausgleich zwischen Maschine und Längenmeßeinrichtung
bei Temperaturschwankungen.
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Weiterhin bekannt ist eine Befestigung einer Meßeinrichtung an einer
laschine mittels an den Stirnseiten des Sohlkörpers der Meßeinriohtung angeordneter
Doppelwinkel oder fester Endstticke (Druckschrift der Fa. kitutoyo, JP, Katalog-Nr.
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E-529 (2)D, Digitales Längenmeßsstem Linear Scale, Serie 529). Hierbei
sind zwar zwei Anschraublagen für das Meßsystem vorgesehen, aber beim Anschrauben
werden die Ungenauigkeiten der Anschraubflächen und Lageungenauigkeiten der Meßeinrichtung
voll auf das Meßsystem Ubertragen. Es wirken Zwangskräfte auf die Längenmeßeinrichtung
ein und bei Temperaturunterschieden und -schwankungen ist ein Längenausgleich nicht
gegeben.
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Es ist Ziel der ErSindung, die Genauigkeit der Längenmeßeinrichtung
im eingebauten Zustand und damit den Gebrauchswert zu erhöhen und einen vielseitigen
Anwendungsbereich derselben zu erzielen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer gekapselten Längenmeßeinrichtung
Mittel vorzusehen, mit denen diese an einer Maschine in unterschiedlichen Anbaulagen
spannungs-, versugs- und zwangs kräfte frei befestigt werden kann und mit denen
die Meßeinrichtung vom Temperaturgang der Maschine und / oder des BeßobJektes entkoppelbar
ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer gekapselten iängenmeßeinrichtung,
umfassend eine Meßteilung und eine dazu relativ bewegbare Abtastbaueinheit, wobei
Meßteilung und Abtastbaueinheit in einem langgestreckten Hohlkörper angeordnet sind,
welcher an seinen Stirnseiten durch Je einen Abschlußdeckel abgeschlossen ist, dadurch
gelöst, daß die Abschlußdeckel des Hohlkörpers dber mindestens ein elastisches ZwischenstE¢k
mit Jeweils einem Befestigungsblock verbunden sind, wobei an drei orthogonalen Blächen
eines Jeden Befestigungsblockes Mittel zur elastischen Befestigung an der Maschine
vorgesehen sind, und daß der Hohlkörper an drei zueinander orthogonalen Längsflächen
Nuten zur Aufnahme von elastisch wirkenden Befestigungsmitteln besitzt.
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Um einen umfassenden Ausgleich von UngenauLgkeiten und Relativbewegungen
zwischen Maschine und Meßeinrichtung zu erzielen, ist es vorteilhaft, daß ein Abschlußdeckel
durch ein, Ungenauigkeiten und Relativbewegungen in zwei Freiheitsgraden ausgleichendes,
elastisches Zwischenglied und der andere Abschlußdeckel durch ein, Ungenauigkeiten
und Relativbewegungen in vier Freiheitsgraden ausgleichendes,
elastisches
Zwischenglied mit dem Befestigungsblock verbunden sind. Es ist vorteilhaft, wenn
das elastische ZwischenstEck ein biegeelastischer Stift ist, der mit seinem einen
Ende mit dem Befestigungsblock fest verbunden ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausfuehrung ergibt sich, wenn als elastisches
Zwischensttick eine mit Durchbrnchen versehene Membran aus Metall, Gummi oder Plaste
vorgesehen ist, welche vorzugsweise durch Schrauben am Abschlu£deckel und Befestigungsblock
befestigt ist.
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Es ist ferner vorteilhaft, daß das elastische Zwischenstäck ein Bauteil,
bestehend aus zwei Flanschen und einem diese verbindenden, biegeelastischen Steg,
ist, welches mit einem Flansch mit dem Befestigungsblock verbunden ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführung sind Abschlußdeckel und Befestigungsblock
ein Bauteil mit dazwischen angeordnetem Steg.
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Zur Vermeidung der Durchbiegung, insbesondere bei langen Hohlkörpern,
ist es von Vorteil, daß Je nach Länge des Hohlkörpers ein oder mehrere Befestigungswinkel
an der Maschine vorgesehen sind, die durch in die Nuten des Hohlkörpers eingreifende
Nutenstein und Schrauben über elastische Zwischenlagen mit der Längenmeßeinrichtung
in deren Längserstreckung relativ beweglich verbunden sind.
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Dabei ist es weiterhin vorteilhaft, daß als elastische Zwischenlagen
reibungsarme Platten aus Metall, Kunststoff oder Gummi oder in die Befestigungswinkel
eingesetzte, profilierte Elemente aus Gummi oder Kunststoff vorgesehen sind.
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Bei dem mit seinen Befestigungsblöcken und gegebenenfalls mit den
Befestigungswinkeln an der Maschine vorteilhaft durch Schrauben befestigten, durch
den allseitig geschlossenen Hohlkörper gegen Umwelteinflusse abgekapselten Längenmeßsstem
erfolgt durch die zwischen den Abschlußdeckeln und den Befestigungsblöcken angeordneten
elastischen ZwischenstEcken ein Lagen und Längenausgleich in mehreren Freiheitsgraden
zwischen Maschine und Meßeinrichtung in allen vorgesehenen Anschraublagen
der
MeBeinrichtung an der Maschine. Diese werden dadurch erreicht, daß an drei orthogonalen
Flächen der Befestigungsblöcke Mittel zum Anschrauben an der Maschine vorgesehen
sind. In allen diesen Ansohraublagen wird eine spannungs-, verzugs und zwangskräftfreie
Befestigung der Meßeinrichtung an der Maschine realisiert.
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Ein weiterer Vorteil besteht in der Vereinfachung und Verbesserung
der Montage durch die Möglichkeit der justierlagefixierung in allen Anbaulagen.
Die bei der Fertigung des Hohlkörpers, der Abschlußdeckel und der Befestigungsblöcke
einzuhaltenden Genauigkeiten können wesentlich vermindert werden, da stets ein lageausgleich
ueber die angeordneten ZwischenstEcke und -lagen erfolgt.
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Die Erfindung soll nachstehend an einem AusfUhrungsbeispiel näher
erläutert werden. In der Zeichnung zeigen Fig. 1 eine komplette gekapselte längenmeßeinrichtung,
Pig. 2 einen Schnitt A-A durch ein Ende der Meßeinrichtung nach Fig. 1, Fig. 3 einen
Schnitt B-B durch das andere Ende der Meßeinrichtung nach Fig. 1, Fig. 4 einen Schnitt
C-C durch die Meßeinrichtung nach Fig. 1, Fig. 5 eine Ansicht auf D-D ein elastisches
Zwischensttick als Metallmembran, Fig. 6 eine Ansicht auf ein elastisches Zwischensttick
aus Gummi oder Plast, Fig. 7 eine Ansicht auf einen Befestigungsblock, Fig. 8 Abschlußdeckel
und Befestigungsblock als ein Bauteil, Fig. 9 ein eingeschweißtes elastisches Zwischenstück
Fig.10 ein Zwischensttick mit zwei Flanschen Fig.11 die Befestigung des Hohlkörpers
an einer Längsfläche mit elastischen Zwischenlagen, Fig.12 die Befestigung des Hohlkörpers
an einer Längsfläche mit profilierten Elementen
Fig. 13 eine Aufsicht
auf Fig. 12.
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Die in Fig. 1 dargestellte gekapselte Längenmeßeinrichtung umfaßt
einen biegesteifen Hohlkörper 1, in welchen sich, (nicht dargestellt) eine Meßteilung
und eine Abtastbaueinheit befinden und welcher an seinen Enden durch Je einen Abschlußdeckel
2; 3 hermatisch abgeschlossen ist. Ein bschlußdeckel 2 ist über ein elastisches
ZwischenstEck 4, z.B. einen biegeelastischen Stift (Fig. 2) mit einem Befestigungsblock
5 elastisch verbunden, wobei das Zwischenstück 4, wie in Fig. 2 dargestellt, im
Abschlußdeckel 2 und im Befestigungsblock 5 eingepreßt oder, wie in Fig. 9 dargestellt,
eingeschweißt sein kann. Dieses ZwischenstUck 4 gewährleistet eine relative Beweglichkeit
zwischen Abschlußdeckel 2 und Befestigungsblock in zwei Freiheitsgraden. Der andere
Abschlußdeckel 3 am anderen Ende des Hohlkörpers 1 ist über ein weiteres elastisches
Zwischenstilck 6, z.3. eine Membran aus Gummi oder Plaste (Fig. 5) oder aus Metall
(Fig.
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6), mit einem weiteren BeSestigungsblock 7 elastisch bewegbar in vier
Freiheitsgraden verbunden. Diese Beweglichkeit wird durch zweckmäßig gestaltete
und angeordnete Durchbrüche 8 in dem Zwischensttick 6 realisiert. Vorteilhaft ist
dieses Zwischensttick 6 durch Schrauben 9; 10 sowohl mit dem Abschlußdeckel 3 als
auch mit dem Befestigungsblock 7 verbunden.
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An den BeSestigungsblöcken 5 und 7 sind an drei orthogonalen Flächen
Mittel 11; 12 vorgesehen, in die Schrauben zur Befestigung der Meßeinrichtung an
der Anschraubfläche einer Maschine 13 eingreifen.
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Wie in Fig. 10 dargestellt, kann das elastische Zwischenstnck ein
Bauteil sein, welches aus zwei Flanschen 14; 15 und einem diesen verbindenden, biegeelastischen
Steg 16 besteht und welches mit seinem einen Flansch 14 am Befestigungsblock 5 und
mit dem anderen Flansch 15 am Abschlußdeckel 2 mittels Schrauben 17; 18 befestigt
ist.
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Bei der AusfUhrungsform nach Fig. 8 bilden ein Abschlußdeckel 19 und
der Befestigungsblock 20 gemeinsam mit einem durch Werkstoffaussparungen hergestellten
Steg 21 ein einziges Bauteil. Der Absehlußdeekel 19 ist z.B. durch Schrauben 22
am Hohlkörper 1 befestigt.
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Um eine Durchbiegung insbesondere langer Hohlkörper 1 in den verschiedenen
Anschraublagen des Meßsystems zu verhindern, besitzt der Hohkörper 1 an drei orthogonalen
Flachen lângaverlaufende Nuten 23; 24; 25; 26 (Figuren 1, 4, 11 und 12) zur Aufnahme
von Eefestigungsmlttela 27, z.B. Nutensteine, in die Schrauben 28 eingreifen. Durch
diese Schrauben 28 wird der Hohlkörper 1 unter Zwischenschaltung elastischer Zwischenlagen
29; 30 in Form von reibungsarmen Platten (Fig.4 und 11) oder in die Befestigungswinkel
31 eingesetster Elemente aus Gummi oder Kunststoff (Fig. 12 und 13) an den Befestigungswinkeln
31 angeschraubt, die an der Anschraubfläche der Maschine 13 befestigt werden. Durch
diese Art der Befestigung des Hohlkörpers 1 unter Verwendung dieser elastischen
Zwischenlagen 29; 30 werden Durchbiegungen des Hohlkörpers 1 und eine Schwingungstibertragung
auf das Längenmeßsstem verhindert, jedoch gleichzeitig eine Längsverschieb barkeit
gewährleistet, die die Notwendigkeit ist, um durch Temperatureinflllsse bedingte
Relativverschiebungen zwischen Teilen unterschiedlichen Werkstoffs zu ermöglichen.
Ebenso wird durch die elastischen Zwischenlagen 29; 30 verhindert, daß durch Befestigungswinkel
31 Spannungen auf den Hohlkörper 1 und damit auf das Meßsystem übertragen werden.
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