DE4100062A1 - Einrichtung zur bestimmung vorkommender fehlerhafter linearer waermedehnung zur bildung von korrektionssignalen - Google Patents
Einrichtung zur bestimmung vorkommender fehlerhafter linearer waermedehnung zur bildung von korrektionssignalenInfo
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Description
Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zur Bestimmung vorkommender feh
lerhafter linearer Wärmedehnung zur Bildung von Korrektionssignalen bei Län
genmeßgebern mit linearer Kompensation der durch die Wärmedehnung verursachten
Fehler, insbesondere für Bearbeitungs- und Meßmaschinen sowie für Fertigungs- und
Meßroboter.
Im Betrieb, wenn die Längenmeßgeber auf Werkzeugmaschinen montiert sind, sind die
Längenmeßgeber Temperaturänderungen ausgesetzt, die auf ihre Genauigkeit wesent
lichen Einfluß ausüben können. Um diesem Vorkommen auszuweichen, sind bereits
Einrichtungen, ggf. "Meßeinrichtungen", bekannt (vgl. DE 33 16 081; DE 33 16 082 =
EP 1 23 895), bei welchen die Konstruktionsanstrengungen in der Richtung gemacht
wurden, daß die durch die Wärmedehnung/-Zusammenziehung verursachte Verlänge
rung/Kürzung des Maßstabes mittels mechanischer Hilfsmittel, die dieser Verlän
gerung/Kürzung adequate, entgegengerichtete Deformation, die auf elastischen Verfor
mungsbereich begrenzt werden muß, kompensiert wird.
Eine Analyse der Referenzschriften zeigt, daß die erwähnten Kompensationsmittel
jeweils (von Lösung zu Lösung und von Erzeugnis zu Erzeugnis) individuelle
fabrikmäßige Justierung voraussetzen und die Genauigkeit des Erzeugnisses mit einer
Genauigkeits-Garantieaussage erklärt werden muß.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, jegliche Voraussetzung hinsichtlich der Ju
stierung zu beseitigen.
Die Erfindung basiert auf dem Konzept, daß in einem diesbezüglichen geschlossenen
Regelkreis, welcher u. a. einen Rechner enthält, worin gemäß einem entsprechenden
Algorithmus gewisse Auswertungen durchgeführt werden können, keine Notwendigkeit
vorliegt, um für eine absolut genaue, d. h. wärmeunempfindliche, Meßleiste sorgen zu
müssen.
Das der Erfindung zugrundeliegende und mit dem oben angegebenen Ziel verbundene
Problem überführt sich somit auf die Frage, wie eine Referenz-Meßstelle, die gegenüber
der Befestigungsstelle des an sich dehnbaren Maßstabes definierten Abstand besitzt,
geschaffen werden soll, so daß die Lage dieser Referenz-Meßstelle gegenüber einer
zweckmäßigerweise am freien Ende des dehnbaren Maßstabes befindlichen Ver
gleichs-Meßstelle (-Teilung) von einem elektronischen Lesekopf überwacht werden
kann, der außerhalb eigentlicher Länge des Maßstabes angeordnet ist und somit mit
seiner Anwesenheit die Systemlänge der Einrichtung nur unwesentlich vergrößert.
Erfindungsgemäß ist in einem trogartigen Gehäuse ein erster, wandartiger, Binder
festgesetzt, an welchen einenends mindestens ein Paar säulenartiger, im wesentlichen
wärmedehnungsunempfindlicher, d. h. Wärmedehnungskoeffizienten α ≈ 0 K-1 auf
weisender, Rahmenelemente lagefest gebunden ist, deren andere Enden an einen an
deren, dem ersterwähnten Binder analogen, gegenüber dem Gehäuse jedoch frei frei
stehenden wandartigen Binder lagefest gebunden sind. Im Freiraum zwischen den Rah
menelementen sind ein mit dem lagefixierten Binder fest verbundener, wärme
dehnungsempfindlicher Maßstab einerseits und ein mit dem freistehenden Binder fest
verbundener Bezugsteilung-Träger andererseits angeordnet. Die Endabschnitte des
Maßstabes und des Bezugsteilungs-Trägers decken sich nebeneinander. Die sich ne
beneinander deckenden Endabschnitte des Maßstabes und des Bezugsteilung-Trägers
sind in einem mit dem freistehenden Binder fest verbundenen elektronischen Lesekopf
angeordnet.
Der jeweilige Binder besitzt in seinem mittleren Bereich eine Profilausnehmung zur
Aufnahme u. a. des Maßstabes einerseits und des Bezugsteilung-Trägers andererseits
und je zwei Rundlöcher zur Aufnahme von Rahmenelementen.
Die Rahmenelemente sind im Bereich zwischen den Bindern durch Aufnahmerinnen,
die in gehäuseseitigen, konsolenartigen Vorsprüngen ausgebildet sind, geführt.
Der Maßstab ist unter Zuhilfenahme von zwei elastisch gespannten Drähten, von wel
chen der eine unter Zwischenschaltung von Reitern längs des oberen Randes des
Maßstabes und der andere ebenso unter Zwischenschaltung von Reitern längs des
Sockelbereichs des Maßstabes geführt sind, zur Bodenfläche bzw. zu einer längs
letzterer gelegenen Leistenschwelle des Gehäuses gedrückt.
Die Erfindung wird nachstehend auf Grund einer informativen, einzigen Zeichnung, die
die betreffende Einrichtung in dreidimensionaler Darstellung bei beseitigtem Deckel
und teilweise abgebrochenem Gehäuse zeigt, näher beschrieben.
Das Wesentliche der erfindungsgemäßen Einrichtung liegt darin, daß an einem Ende
eines Gehäuses 1 ein flacher Maßstab 2 und zwei säulenartige Rahmenelemente 3, 4
jeweils einenends mit einem wandartigen Binder 5 und am anderen Ende des Gehäuses
1 ein dem Querschnitt des Maßstabes 2 angepaßtes und in Längsrichtung des letzteren
angeordnetes Ausfüllungselement 18, ein Bezugsteilung-Träger 7 und die anderen En
den der Rahmenelemente 3, 4 mit einem ebenso wandartigen Binder 6 verbunden (z. B.
geklebt) sind. Die zueinander gerichteten Endabschnitte des Maßstabs 2 und des
Bezugsteilung-Trägers 7 decken sich nebeneinander unterhalb eines Lesekopfes 8, des
sen elektronische Einheit die auf Grund der durch die Temperaturänderungen entstan
dene Differenz der Länge des Maßstabs 2 zur Bezugsteilung liest.
Die Rahmenelemente 3, 4 zeichnen sich durch niedrigen Wärmedehnungskoeffizienten
aus (α ≈ 0 K-1). Die Einspannung des Maßstabs 2 mittels gespannter Drähte 10, 12, wie
gezeigt, gewährleistet freie Wärmedehnung und -Zusammenziehung desselben.
Der Binder 5, der im Gehäuse 1 festgesetzt (geklebt) ist, weist in seinem mittigen
Bereich eine Profilausnehmung 21, an welche sich ein Rundloch 22 außermittig
anschließt, in seinem oberen, bezüglich des Maßstabes 2 linken Bereich ein Rundloch
23 und in seinem Sockelbereich ein weiteres Rundloch 24 auf, wobei die Rundlöcher 22,
24 auf der bezüglich des Rundloches 23 gegenüberliegenden Seite der Profilausneh
mung 21 angeordnet sind. Zwischen dem am anderen Ende des Gehäuses 1 be
findlichen Binder 6 und dem Gehäuse 1 selbst liegt kein Kraftschluß vor. Der Binder 6
weist in seinem mittigen Bereich eine der Profilausnehmung 21 analoge Profilausneh
mung 25, in seinem oberen Bereich ein dem Rundloch 23 analoges Rundloch 26 und in
seinem Sockelbereich ein weiteres, dem Rundloch 24 analoges Rundloch 27 auf.
Eine im wesentlichen durch die ganze Länge des Gehäuses 1 verlaufende Leisten
schwelle 28 des Gehäuses 1 ist an Endabschnitten des Gehäuses 1 jeweils zweimal aus
geschnitten. Die ersten zwei Ausschnitte dienen zur Anbringung einer Spannvorrich
tung 15 und des Binders 5 und die anderen zwei Ausschnitte dienen zur Anbringung des
Binders 6 und von zwei Befestigungsschrauben 16, 17, die zur Befestigung beider
gespannten Drähte 10, 12 dienen.
Im Gehäuse 1 sind laut vorliegender Abbildung zwei im wesentlichen durch die ganze
Länge des Gehäuses 1 verlaufende, Aufnahmerinnen 29, 30 bildende konsolenartige
Vorsprünge 31, 32, u. z. der erstere auf einer Hochflanke und der andere auf der
Bodenfläche des Gehäuses 1, ausgebildet. In die Aufnahmerinne 29, das Rundloch 23
des Binders 5 und das Rundloch 26 des Binders 6 ist das erste Rahmenelement 3 ein
geschoben, das in der Aufnahmerinne 29 nur in seiner Axialrichtung, d. h. parallel zur
Längsorientierung des Gehäuses 1, frei beweglich ist. Durch die Aufnahmerinne 30, das
Rundloch 24 des Binders 5 und das Rundloch 27 des Binders 6 ist das zweite, d. h. soc
kelseitige, Rahmenelement 4 eingeschoben.
Durch die Profilausnehmung 9 des Binders 5 hindurchgesetzt und damit fest verbunden
(z. B. geklebt) ist der Maßstab 2, der auf der Bodenfläche des Gehäuses 1 kantenweise
gestellt und zu letzterer, d. h. in vertikaler Richtung, mittels des auf Reitern 9 geführten
Drahtes 10 gedrückt ist. Darüber hinaus ist der Maßstab 2 mittels des auf weiteren
Reitern 11 geführten Drahtes 12 zur Leistenschwelle 28 in waagerechter Richtung
gedrückt. Die Reiter 9, 11 weisen jeweils unterschiedliche Höhen auf, so daß die beiden
Drähte 10, 12 unterschiedlich vom Maßstab 2 entfernt sind, um im wesentlichen
gleichmäßige Haltebelastung des letzteren zu gewährleisten. Die Reiter 9, 11 sind
gleichmäßig verteilt längs des Maßstabs 2 angeordnet, und mindestens ein Reiter 9
befindet sich auch auf dem Ausfüllungselement 18.
Keiner von gespannten Drähten 10, 12 berührt die Binder 5, 6 an irgendwelcher Stelle,
indem sie durch die Ausnehmungen und die Rundlöcher der Binder 5, 6 verlaufen. Zur
Mitdehnung der Drähte 10, 12 sind in diese Zugfedern 13, 14 eingegliedert.
Im Binder 5 sind ferner zwei Bohrlöcher 19, 20 ausgebildet, eines von oben, das andere
seitlich, die zur Eintragung des Bindemittels (z. B. Klebemittels) für die Verbindung der
Rahmenelemente 3, 4 und des Binders 5 dienen. Im Binder 6 sind den Bohrlöchern 19,
20 analog zwei Bohrlöcher ausgebildet, die demselben Zweck dienen wie die Löcher 19,
20 des Binders 5.
Die Rahmenelemente 3, 4 sind aus einem Werkstoff mit niedrigem Wärmedeh
nungskoeffizienten (α ≈ 0 K-1) gefertigt.
Der Maßstab 2 und der Bezugsteilung-Träger 7 verlaufen parallel durch den Lesekopf
8, der die erforderliche elektronische Einheit enthält zum Aufbauen entsprechender
Signale als Anzeige der Tatsache, daß es zur Wärmedehnung/-Zusammenziehung kam.
Die durch den Lesekopf 8 ermittelten Meßwerte werden rechnerisch behandelt. So
können die Meßwerte mittels entsprechenden Algorithmus in breitem Temperatur
bereich kompensiert werden.
Claims (4)
1. Einrichtung zur Bestimmung vorkommender fehlerhafter linearer Wärme
dehnung zur Bildung von Korrektionssignalen bei Längenmeßgebern mit line
arer Kompensation der durch die Wärmedehnung verursachten Fehler, insbe
sondere für Bearbeitungs- und Meßmaschinen sowie für Fertigungs- und
Meßroboter, dadurch gekennzeichnet, daß in einem trogartigen Gehäuse (1) ein
erster, wandartiger, Binder (5) festgesetzt ist, an welchen einenends mindestens
ein Paar säulenartiger, im wesentlichen wärmedehnungsunempfindlicher, d. h.
Wärmedehnungskoeffizienten α ≈ 0 K-1 aufweisender, Rahmenelemente (3, 4)
lagefest gebunden ist, deren andere Enden an einen anderen, dem
ersterwähnten Binder (5) analogen, gegenüber dem Gehäuse (1) jedoch frei
verschieblichen wandartigen Binder (6) lagefest gebunden sind; daß im
Freiraum zwischen den Rahmenelementen (3, 4) ein mit dem lagefixierten
Binder (5) fest verbundener, wärmedehnungsempfindlicher Maßstab (2) einer
seits und ein mit dem freistehenden Binder (6) fest verbundener Bezugsteilung-
Träger (7) andererseits angeordnet sind; daß sich die Endabschnitte des
Maßstabes (2) und des Bezugsteilung-Trägers (7) nebeneinander decken; und
daß die sich nebeneinander deckenden Endabschnitte des Maßstabes (2) und
des Bezugsteilung-Trägers (7) in einem mit dem freistehenden Binder (6) fest
verbundenen elektronischen Lesekopf (8) angeordnet sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Binder
(5; 6) in seinem mittleren Bereich eine Profilausnehmung (21; 25) zur Aufnahme
des Maßstabes (2) einerseits und des Bezugsteilung-Trägers (7) andererseits und
je zwei Rundlöcher (23, 24; 26, 27) zur Aufnahme von Rahmenelementen (3, 4)
aufweist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmenele
mente (3, 4) im Bereich zwischen den Bindern (5, 6) durch Aufnahmerinnen (29,
30), die in gehäuseseitigen, konsolenartigen Vorsprüngen (31, 32) ausgebildet
sind, geführt sind.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
Maßstab (2) unter Zuhilfenahme von zwei elastisch gespannten Drähten (10, 12),
von welchen der eine unter Zwischenschaltung von Reitern (9) längs des oberen
Randes des Maßstabes (2) und der andere ebenso unter Zwischenschaltung von
Reitern (11) längs des Sockelbereichs des Maßstabes (2) geführt sind, zur
Bodenfläche bzw. zu einer längs letzterer gelegenen Leistenschwelle (28) des
Gehäuses (1) gedrückt ist.
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YU790A YU790A (en) | 1990-01-03 | 1990-01-03 | Length measuring indicator with linear compensation of errors because of temperature elasticity |
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DE4100062C2 DE4100062C2 (de) | 1999-08-19 |
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US6446350B1 (en) | 1998-12-11 | 2002-09-10 | Johannes Heidenhain Gmbh | Method and arrangement for reducing temperature-related dimensional discrepancies in measurement systems arranged in parallel |
CN108802088A (zh) * | 2018-06-22 | 2018-11-13 | 北京冶科磁性材料有限公司 | 软磁带材热处理后长度收缩系数的测定方法及工装 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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YU790A (en) | 1991-10-31 |
DE4100062C2 (de) | 1999-08-19 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: STURM, BORUT, DIPL.-ING., LJUBLJANA, SI |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8125 | Change of the main classification |
Ipc: G01B 21/00 |
|
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |