DE3924154C1 - Prodn. of measurement device - includes ion exchange to exert internal stresses in carrier fixed to base section - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel lung einer Maßverkörperung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method of manufacture development of a material measure according to the generic term of claim 1.
Eine derartige Maßverkörperung, bestehend aus einem Grundkörper und aus einem darauf angebrachten Tei lungsträger mit einer Teilung, wird bei einer Po sitionsmeßeinrichtung zum Messen der Relativlage zweier zueinander beweglicher Objekte, beispiels weise zweier Maschinenteile einer Werkzeugmaschine zum Positionieren eines Werkzeugs bezüglich eines zu bearbeitenden Werkstücks eingesetzt. Zu diesem Zweck ist das eine Objekt mit der Maßverkörperung verbunden, deren Teilung von einer mit dem anderen Objekt verbundenen Abtasteinheit abgetastet wird.Such a material measure, consisting of a Basic body and a part attached to it with a division, is at a Po Sition measuring device for measuring the relative position two mutually moving objects, for example wise two machine parts of a machine tool for positioning a tool in relation to a to be machined workpiece. To this Purpose is the one object with the material measure connected, their division from one to the other Object associated scanning unit is scanned.
Als Material für den Teilungsträger wird bevorzugt Glas verwendet, da für die Herstellung und Anwendung einer Teilung eine Glasoberfläche beson ders gut geeignet ist, weil sie relativ preiswert mit hervorragenden optischen Eigenschaften herge stellt werden kann.Preferred is the material for the division carrier Glass used as for the manufacture and Applying a partition to a glass surface which is well suited because it is relatively inexpensive with excellent optical properties can be put.
Aus der DE-PS 36 37 628 ist eine Maßverkörperung bekannt, die aus einem Grundkörper und aus einem darauf angebrachten Teilungsträger mit einer Tei lung besteht. Der Teilungsträger aus Glas mit dem kleineren thermischen Ausdehnungskoeffizienten wird bei Normaltemperatur auf dem Grundkörper aus Stahl mit dem größeren thermischen Ausdehnungskoeffizien ten durch eine elastische Klebeschicht schwimmend befestigt, zusammen mit diesem auf eine vorbestimm te höhere Temperatur erwärmt und sodann stirnseitig mit Befestigungselementen am Grundkörper starr be festigt. Da der Teilungsträger bei der Abkühlung auf die Normaltemperatur wegen der unterschiedli chen thermischen Ausdehnungskoeffizienten gestaucht wird, muß bei der Herstellung des Teilungsträgers die Teilungsperiode der Teilung so vergrößert wer den, daß die richtige Teilungsperiode der Teilung im gestauchten Zustand vorliegt. Nach der Befesti gung der Maßverkörperung am Maschinenteil aus Stahl folgt sie dessen Temperaturgang ohne weiteres bis zu der vorbestimmten Temperatur, da der Teilungs träger aufgrund seiner inneren Druckspannungen be strebt ist, sich wieder auszudehnen. Die Herstel lung dieser Maßverkörperung mit dem gleichen ther mischen Ausdehnungsverhalten wie das Maschinenteil, an dem es befestigt wird, ist jedoch aufwendig.From DE-PS 36 37 628 is a material measure known from a main body and from a graduation carrier with a part attached to it lung exists. The division carrier made of glass with the smaller coefficient of thermal expansion at normal temperature on the steel body with the larger coefficient of thermal expansion floating through an elastic adhesive layer attached, together with this to a predetermined heated to a higher temperature and then on the face with fasteners on the body rigid consolidates. Because the division carrier during cooling to the normal temperature because of the differ Chen thermal expansion coefficient compressed is required in the manufacture of the graduation carrier the division period of the division is thus increased that the correct division period of division is in the compressed state. After the fastening scale of the steel machine part it follows its temperature response without further ado to the predetermined temperature since the division carrier due to its internal compressive stresses strives to expand again. The manufacturer development of this material measure with the same ther mix expansion behavior like the machine part, to which it is attached, however, is expensive.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfacheres Verfahren zur Herstellung einer derar tigen Maßverkörperung anzugeben.The invention is based on the object simpler method of making a derar to specify the actual measuring standard.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn zeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.This object is achieved by the kenn Drawing features of claim 1 solved.
Aus der Zeitschrift "Technische Rundschau" TR12, 23. März 1989, Seite 13, ist es noch bekannt, Na triumsilikatglas durch Ionenaustausch eine größere Festigkeit zu verleihen. In einer 400° heißen Ka liumnitratschmelze werden die Natriumionen in der Oberflächenschicht durch Kaliumionen ersetzt; da die Kaliumionen größer als die Natriumionen sind, entstehen in der Oberflächenschicht erhebliche Druckspannungen. Das derart vorgespannte Silikat glas vermag somit beim späteren Gebrauch auftre tende Zugspannungen abzufangen.From the magazine "Technische Rundschau" TR12, March 23, 1989, page 13, it is still known, Na trium silicate glass by ion exchange a larger one To give strength. In a 400 ° hot Ka lium nitrate melt the sodium ions in the Surface layer replaced by potassium ions; there the potassium ions are larger than the sodium ions, arise considerably in the surface layer Compressive stresses. The pre-stressed silicate glass can thus emerge during later use intercept tensile stresses.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch den vorgeschlagenen Ionenaustausch im Teilungsträger innere Druckspan nungen erzeugt werden, so daß der Teilungsträger bei Temperaturänderungen dem Temperaturgang des Maschinenteils, an dem er befestigt ist, folgen kann, wodurch Meßungenauigkeiten ausgeschlossen werden. Da die Teilung bei Normaltemperatur auf dem Teilungsträger erzeugt wird, ist eine Vergrößerung der Teilungsperiode der Teilung entsprechend der Stauchung des bekannten Teilungsträgers bei Nor maltemperatur nicht erforderlich.The advantages achieved with the invention exist especially in that by the proposed Ion exchange in the graduation carrier internal pressure chip tions are generated so that the graduation carrier in the event of temperature changes, the temperature response of the Follow the machine part to which it is attached can, making measurement inaccuracies excluded will. Since the division at normal temperature on the Graduation carrier is generated is an enlargement the division period of the division according to Compression of the well-known division carrier at Nor painting temperature not required.
Ein vorteilhaftes Verfahren entnimmt man dem Un teranspruch.An advantageous method can be found in the Un claim.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert.An embodiment of the invention is based on the drawing explained in more detail.
Es zeigenShow it
Fig. 1 einen Teilungsträger mit einer Sperrschicht; Fig. 1 shows a graduation carrier with a barrier layer;
Fig. 2 den Teilungsträger in einer Schmelze; Fig. 2 the graduation carrier in a melt;
Fig. 3 den Teilungsträger nach einem Ionenaustausch; Fig. 3 shows the graduation support by an ion exchange;
Fig. 4 die Befestigung des Teilungs trägers auf einem Grundkörper. Fig. 4, the attachment of the division carrier on a base body.
Gemäß Fig. 1 wird ein Teilungsträger 1 aus Na triumsilikatglas an seiner Unterseite mit einer Sperrschicht 2 aus Chrom versehen.Referring to FIG. 1, a graduation carrier 1 of Na triumsilikatglas is provided on its underside with a barrier layer 2 of chromium.
Nach Fig. 2 wird dieser Teilungsträger 1 mit der Sperrschicht 2 in eine ca. 400°C heiße Kaliumni tratschmelze 3 in einem Trog 4 getaucht. In der Oberflächenschicht an der freien Oberseite 5 des Teilungsträgers 1 werden durch Ionenaustausch die Natriumionen durch Kaliumionen ersetzt.According to FIG. 2, this graduation carrier 1 with the barrier layer 2 is immersed in an approximately 400.degree. C. potassium nitrate melt 3 in a trough 4 . In the surface layer on the free upper side 5 of the graduation carrier 1 , the sodium ions are replaced by potassium ions by ion exchange.
Nach dem Ionenaustausch wird der Teilungsträger 1 aus der Schmelze 3 entfernt und besitzt den in Fig. 3 gezeigten Verlauf mit konvex gekrümmter Ober seite 5 infolge der durch den Ionenaustausch be wirkten erheblichen Druckspannungen in der Ober flächenschicht an der freien Oberseite 5; diese Druckspannungen entstehen durch die deutlich grö ßeren Abmessungen der Kaliumionen gegenüber den Natriumionen. After the ion exchange, the graduation carrier 1 is removed from the melt 3 and has the course shown in FIG. 3 with a convexly curved upper side 5 as a result of the considerable compressive stresses caused by the ion exchange in the upper surface layer on the free upper side 5 ; these compressive stresses arise due to the significantly larger dimensions of the potassium ions compared to the sodium ions.
Anschließend wird der Teilungsträger 1 mittels ei ner Planlagevorrichtung 6 in Form einer Vakuumsaug platte wieder in eine Planlage überführt und mit tels einer Klebeschicht 7 auf einem Grundkörper 8 aus Stahl befestigt. Nach dem Aushärten der Kle beschicht 7 wird die Planlagevorrichtung 6 entfernt und die Maßverkörperung, bestehend aus dem Tei lungsträger 1 und dem Grundkörper 8, auf eine Nor maltemperatur (z. B. 20°C) gebracht. Sodann wird auf die freie Oberseite 5 des Teilungsträgers 1 in bekannter Weise eine nicht dargestellte inkremen tale Teilung aufgebracht.Subsequently, the division carrier 1 by means of egg ner flat position device 6 in the form of a vacuum suction plate again in a flat position and fastened by means of an adhesive layer 7 on a base body 8 made of steel. After the adhesive layer 7 has hardened, the flatness device 6 is removed and the material measure, consisting of the part carrier 1 and the base body 8 , is brought to a normal temperature (for example 20 ° C.). Then an incremental tal division, not shown, is applied to the free upper side 5 of the graduation carrier 1 in a known manner.
Die fertige Maßverkörperung kann nun an einem nicht gezeigten Maschinenteil aus Stahl einer Bearbei tungsmaschine befestigt werden. Bei den unvermeid lichen Temperaturänderungen während eines Bearbei tungsvorganges kann der Teilungsträger 1 aus Glas infolge seiner inneren Druckspannungen von sich aus dem Temperaturgang des Maschinenteils aus Stahl folgen. Die Maßverkörperung und das Maschinenteil besitzen somit das gleiche thermische Ausdehnungs verhalten, so daß bei Temperaturänderungen keine Meßungenauigkeiten auftreten.The finished material measure can now be attached to a machine part, not shown, of a processing machine. In the inevitable changes in temperature during a machining process, the graduation carrier 1 made of glass can follow itself from the temperature response of the machine part made of steel due to its internal compressive stresses. The material measure and the machine part thus have the same thermal expansion behavior, so that there are no measurement inaccuracies when the temperature changes.
Für den Ionenaustausch können diejenigen Ionen - z.B. auch Silber - dienen, die keine wesentlichen Änderungen der Materialeigenschaften des Glases zur Folge haben.For the ion exchange, those ions - for example also silver - can be used which do not result in any significant changes in the material properties of the glass.
Claims (2)
- a) Im Teilungsträger (1) werden durch Ionenaus tausch innere Druckspannungen erzeugt;
- b) der Teilungsträger (1) wird sodann auf dem Grundkörper (8) in Planlage befestigt;
- c) auf der freien Oberseite (5) des Teilungs trägers (1) wird bei Normaltemperatur die Teilung aufgebracht.
- a) In the graduation carrier ( 1 ) are generated by ion exchange internal compressive stresses;
- b) the graduation carrier ( 1 ) is then attached to the base body ( 8 ) in a flat position;
- c) on the free top ( 5 ) of the division carrier ( 1 ), the division is applied at normal temperature.
- a) Vor dem Ionenaustausch wird der Teilungsträ ger (1) aus Natriumsilikatglas auf seiner Unterseite mit einer Sperrschicht (2) aus Chrom beschichtet;
- b) zum Ionenaustausch wird der Teilungsträger (1) mitsamt der Sperrschicht (2) in eine ca. 400°C heiße Kaliumnitratschmelze (3) oder Silbernitratschmelze getaucht;
- c) nach dem Austausch der Natriumionen durch Kaliumionen oder Silberionen wird der Tei lungsträger (1) aus der Schmelze (3) ent fernt und mittels einer Planlagevorrichtung (6) in eine Planlage gebracht;
- d) in dieser Planlage wird der Teilungsträger (1) mittels einer Klebeschicht (7) auf dem Grundkörper (8) aus Stahl befestigt;
- e) nach dem Aushärten der Klebeschicht (7) wer den der Grundkörper (8) und der Teilungs träger (1) auf eine Normaltemperatur ge bracht, wonach auf der freien Oberseite (5) des Teilungsträgers (1) die Teilung aufge bracht wird.
- a) Before the ion exchange, the partition carrier ( 1 ) made of sodium silicate glass is coated on its underside with a barrier layer ( 2 ) made of chrome;
- b) for ion exchange, the graduation carrier ( 1 ) together with the barrier layer ( 2 ) is immersed in a potassium nitrate melt ( 3 ) or silver nitrate melt at approximately 400 ° C .;
- c) after the exchange of the sodium ions by potassium ions or silver ions, the part carrier ( 1 ) is removed from the melt ( 3 ) and brought into a flat position by means of a flat device ( 6 );
- d) in this flat position, the graduation carrier ( 1 ) is fastened to the base body ( 8 ) made of steel by means of an adhesive layer ( 7 );
- e) after curing of the adhesive layer ( 7 ) who brought the base body ( 8 ) and the graduation carrier ( 1 ) to a normal temperature, after which on the free top ( 5 ) of the graduation carrier ( 1 ) the division is brought up.
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