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MaßstabBassung für iänenmeßsysteme
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Die Erfindung betrifft eine Maßstabfassung für Längenmeßsysteme, insbesondere
für Präzisionsglasmaßstäbe großer Längen, wie sie in Meßgeräten oder Werkzeugmaschinen
Anwendung finden.
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Aus den DD-PS 92 564 und 103 320 sind Präzisionsmaßstäbe für optische
oder lichtelektrische Meßsysteme bekannt, bei denen ein Maßstab durch Klemmleisten
an der Maschine befestigt ist. Hauptnachteil dieser starren Befestigung ist, daß
der Maßstab durch die dabei auftretenden Kräfte verspannt wird. Relative Bewegungen
des Maßstabes in seiner Längserstreckung sind, durch Reibkräfte bedingt, undefiniert
ausfahrbar.
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Gleiches trifft auch für Glasmaßstäbe zu, die durch Anfedern, also
mittels Klemmfedern, auf einer ebenen Fläche eines Metallträgers angeordnet sind
(Katalog "Längenmeßsysteme" 1984 der Fa. Dr. Johannes Heidenhain, DE).
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Aus der DD-PS 121 832 ist eine gekapselte längenmeßein richtung bekannt,
bei der der Maßstab unter Zwischenschaltung und mit Hilfe einer elastischen Kittschicht
auf einem Träger befestigt ist, wobei sich Maßstab und Träger
nicht berühren. Es ist ein Nachteil dieser Einrichtung, daß der Maßstab beim Auftreten
von thermisch oder mechanisch bedingten Zwangskräften zum Träger nicht eindeutig
fixiert ist und sich undefiniert zu diesem verschieben kann. Diese unbestimmte Relativbewegung
zwischen Maßstab und Träger führt während des Meß- und Positioniervorganges zu Meß-
und Positionierfehlern und damit zur Erhöhung der Meßunsicherheit.
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Es ist ferner eine Längenmeßeinrichtug vorgeschlagen worden, die aufeinanderfolgend
aus einer Abtasteinheit, einem Maßstab, einer elastischen Schicht, einer Kapsel
und einem Befestigungselement besteht. Der Maßstab ist mit der Kapsel an einer Stelle
direkt kraft- oder fomschlüssig verbunden, und diese Kapsel ist über ein Befestigungselement
am Maschinengrundbett befestigt. Am gegenüber1iegenden Ende ist zwischen Kapsel
und Grundbett ein biegsames Deformationsglied vorgesehen.
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Es ist Zweck der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik
zu beseitigen und die Meßgenauigkeit und -sicherheit von vorzugsweise mit Glasmaßstäben
ausgerüsteten optischen und lichtelektrischen Wegmeßsystemen zu erhöhen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Eaßstabfassung für
längenmeßsysteme zu schaffen, die konstruktiv einfach aufgebaut ist und eine eindeutige
Zuordnung zwiw schen Maßstab und den Befestigungspunkten des Maßstabes zum Nullpunkt
der gesamten Meßanordnung erlaubt und zugleich sichert, daß lediglich ein Minimum
von Zwangskräften auch auf lange Maßstäbe wirkte
Erfindungsgemäß
wird diese Aufgabe bei einer Maßstabfassung für Längenmeßsysteme, umfassend einen
Maßstabträger, auf welchem ein Maßstab befestigt ist, wobei der Maßstab träger am
Meßgerät starr angeordnet ist, dadurch gelöst, daß am Maßstabträger oder am Maßstab
selbst mehrere Trägerabschnitte vorgesehen sind, die in Richtung der Längserstreckung
des Maßstabes und des Maßstabträgers federnd auslenkbar ausgebildet sind, und daß
der Maßstab mit diesen Trägerabschnitten fest verbunden ist.
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Dabei ist es vorteilhaft, wenn mindestens ein Trägerabschnitt des
Maßstabträgers starr ausgebildet ist, also keine Relativbewegung (keine federnde
Auslenkung) in Richtung der Längserstreckung von Maßstab und Maßstabträger gestattet.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Trägerabschnitte durch Querschlitze
oder durch federnde Stege im Maßstabträger oder im Maßstab hergestellte Aussparungen
voneinander getrennt sind.
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Eine günstige Ausführung der Erfindung ergibt sich, wenn auf dem Maßstabträger
in Richtung der Längserstreckung des Maßstabes elastisch auslenkbare Tragelemente
angeordnet sind, auf denen der Maßstab befestigt ist.
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Eine günstige Ausführung der Erfindung ergibt sich weiterhin, wenn
der starre Trägerabschnitt an einem Ende oder in der Mitte des Maßstabes oder des
Maßstabträgers vorgesehen ist.
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Zum Herstellen eines absoluten Bezugspunktes kann der Maßstab auch
mit einer Referenzmarke versehen sein, die vorteilhaft im starren Trägerbereich
des Maßstabes angeordnet ist, also am Ort der starren Verbindung Maßstabträger -
Maßstab. Zugleich sollte diese Verbindungs-
stelle mit dem Mreßgeräte- oder Maschinennullpunkt Ubereinstimmen.
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Durch die erfindungsgemäße Maßstabfassung wird im Vergleich zu bekannten
einfachen Lösungen eine erhöhte Genauigkeit der mit diesen Maßstäben ausgestatteten
Meßgeräte, insbesondere durch die exakte Zuordnung Meßgerätenullpunkt - Maßstabteilung
- Referenzmarke erreicht.
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Auch bei Abweichungen von der Bezugstemperatur sowie nach großen thermischen
Schwankungen durch Lagerung und Transport bleibt die Reproduzierbarkeit in vollem
Umfang erhalten. Damit ist die Meßanordnung ftir die umfassende Anwendung von Längenkorrekturverfahren
geeignet. Darüberhinaus besteht auch unter Einwirkung eines weiten Temperaturbereiches
für Transport und Lagerung nicht die Gefahr einer Zerstörung insbesondere von Glasmaßstäben
durch thermische Längsspannungen zwischen Maßstab und Maßstabträger. Eine Längenbegrenzung
für das Aufkitten von Maßstäben auf Maßstabs trägern aus Werkstoff unterschiedlicher
Wärmedehnungskoeffizienten besteht nicht.
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Die Erfindung soll nachstehend an Ausführungsbsispielen näher erläutert
werden. In der Zeichnung zeigen Fig. 1 eine Maßstabfassung in Aufsicht, Fig. 2 einen
Schnitt durch die Maßstabfassung nach Fig. 1 und Fig. 3 eine Maßstabfassung mit
elastischen Tragelementen.
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Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Maßstabfassung für Längenmeßsysteme
umfaßt einen Maßstabträger 1, auf welchem ein Maßstab 2, vorzugsweise ein Glasmaßstab,
befestigt ist. Der Maß3tabträger 1 ist, wie in Figo 2 dargestellt, am Meßgerät 3
oder auch einer Werkseugmaschine
starr an entsprechenden Befestigungspunkten
4, z. B. mittels Schrauben, befestigt. Am Maßstabträger 1 sind äe nach Länge des
Maßstabes 2 mehrere Trägerabschnitte 5 und 6 vorgesehen, von denen der Trägerabschnitt
6 starr und unelastisch ist. Die Trägerabschnitte 5 sind so federnd ausgebildet,
daß sie in Richtung der Längserstreckung des Maßstabträgers 1 und des Maßstabes
2 um geringe Winkelbeträge auslenkbar sind. Mit den Trägerabschnitten 5 und 6 ist
der Maßstab 2 vorzugsweise durch eine Kitt- oder Klebschicht 7 oder durch Schrauben
fest verbunden. In Umkehrung der Verhältnisse können die Trägerabschnitte auch Bestandteil
des Maßstabes 2 sein.
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Der Maßstabträger ist in diesem Falle durchgehend.
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Die Trägerabschnitte 5 des Maßstabträgers 1 oder des Maßstabes 2 sind
durch Querschlitze 8 oder federnde Stege 9 und 10 oder hergestellte Aussparungen
11 voneinander getrennt.
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Gemäß Fig. 3 sind auf dem Maßstabträger 12 in Richtung der Längserstreckung
des Maßstabes 2 elastisch auslenkbare Tragelemente 13 befestigt, mit denen der Maßstab
2 durch eine Kitt- oder Klebeschicht 7 verbunden ist.
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Bei der Maßstabfassung ist der starre Trägerabschnitt 6 am Ende, in
der Mitte oder zweckmäßigerweise dort am Maßstab 2 oder am Maßstabträger 1 vorgesehen,
wo sich der Meßgeräte- oder Maschinennullpunkt (in Fig. 1 durch eine strichpunktierte
Linie 14 dargestellt) befindet.
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An dieser Stelle des Maßstabes wird vorteilhafterweise eine Referenzmarke
15 angeordnet (Herstellen eines absoluten Bezugspunktes) sowie ein starrer Befestigungspunkt
16 zur Befestigung des Maßstabträgers 1 am Meßgerät 3.