DE7717404U1

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Info

Publication number: DE7717404U1
Application number: DE7717404U
Authority: DE
Original assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Current assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority date: 1977-06-02
Publication date: 1980-01-24

Description

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DR. JOHAHNES H3ID3HHAIN GMBHDR. JOHAHNES H3ID3HHAIN GMBH

6. November 1979 G 77 17 4-04.0November 6, 1979 G 77 17 4-04.0

Längenmeßgerät mit KorrektureinrichtungLength measuring device with correction device

Die Erfindung bezieht sich auf ein Längenmeßgerät mit Korrektur-ξ einrichtung zur Fehlerkompensation bei Präzisionsmaschinen und f Meßgeräten, insbesondere auf eine Korrektureinrichtung für ein gekapseltes Längenmeßgerät zum Messen der Relativlage zweier , Objekte. Diese beiden Objekte können von Bett und Schlitten der Präzisionsmaschine gebildet werden. . .The invention relates to a length measuring device with correction ξ device for error compensation in precision machines and f measuring devices, in particular on a correction device for a encapsulated length measuring device for measuring the relative position of two objects. These two objects can be from bed and sleigh of the precision machine. . .

Es sind Korrektureinrichtungen zur Kompensation von Maschinenfehlern bekannt. In der DT-PS 866 402 wird zum Stand der Technik eine Meßeinrichtung mit Korrektur— lineal genannt, deren Ablesemarke mechanisch in eine dem jeweiligen Fehler einer Spindel entsprechende Stellung gegenüber dem Maßstab gesteuert wird. Aus der US-PS 3 039 032 ist ein Stellungsmeßsystem mit einer Korrek— turschablone bekannt, die von einem Fühler abgetastet wird, der direkt auf den Meßwertgeber (Drehmelder) einwirkt. Die DT-AS 1 231 595 zeigt eine Vorrichtung zur elektrischen Fernanzeige der Bewegungen exnes beweglichen Maschinenbauteiles, bei der zum Ausgleich von Fehlern ein Kompensationssystem vorhanden ist, welches ein. verformbares Metallband aufweist, das von einem Geber abgetastet wird. Ein weiteres Fehlerkorrektur— system ist in der DT-OS 2 042 505 beschrieben. Dort erfährt das numerische Meßsystem einer Maschine durch ein die Korrekturschablone abtastendes Organ eine Zu— satzbewegung entsprechend dem jeweiligen Fehlerwert der Maschinenspindel.There are correction devices to compensate for machine errors known. In DT-PS 866 402, the state of the art is a measuring device with correction— called a ruler, the reading mark of which is mechanically moved to a position corresponding to the respective error of a spindle is controlled against the scale. From US-PS 3 039 032 a position measuring system with a corrective- ture template known, which is scanned by a sensor that acts directly on the transducer (resolver). The DT-AS 1 231 595 shows a device for electrical remote display of the movements exnes moving machine component, in which to compensate for Errors a compensation system is in place, which a. having deformable metal band, which is of a Encoder is scanned. Another bug fix— system is described in DT-OS 2 042 505. there if the numerical measuring system of a machine experiences an input from an organ that scans the correction template Block movement according to the respective error value of the machine spindle.

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Die genannten Korrektureinrichtungen arbeiten zum Teil mit zusätzlichen elektrischen Stellgliedern oder Dreh— gebern oder aber sie sind direkt an die Maschine gekoppelt. In allen Fällen sind sie jedoch konstruktiv
sehr aufwendig und dementsprechend kostspielig.Some of the correction devices mentioned work with additional electrical actuators or rotary encoders, or they are directly coupled to the machine. In all cases, however, they are constructive
very complex and accordingly expensive.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht
darin, ein Längenmeßgerät mit Korrektureinrichtung zu schaffen, die einfach — d.h. kostengünstig — aufgebaut ist, die platzsparend ist, die einen großen
Korrekturbereich aufweist, die auch nichtlineare
Korrekturen erlaubt, deren Eigenfehler vernachlässigbar klein bleibt und die auch bei großen Meßlängen
verwenbar ist.The object on which the invention is based exists
is to create a length measuring device with a correction device that is simple - that is, inexpensive - is constructed, which is space-saving, a large one
Has correction range that is also nonlinear
Corrections are allowed whose intrinsic errors remain negligibly small and which also apply to large measuring lengths
is usable.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Korrekturprofil durch eine in Meßrichtung verlaufende Gliederkette gebildet wird, deren Glieder quer zur Meß— richtung einstellbar sind, und daß die Abtasteinheit des Meßgerätes mittels eines Übertragungselementes mit der Gliederkette und einem der vorgenannten Objekte in
Wirkverbindung steht.According to the invention, this object is achieved in that the correction profile is formed by a link chain running in the measuring direction, the links of which can be adjusted transversely to the measuring direction, and that the scanning unit of the measuring device is connected to the link chain and one of the aforementioned objects by means of a transmission element
Operational connection is.

Ein weiterer Vorteil besteht gemäß der Erfindung darin, daß die Gliederkette innerhalb eines Hohlprofiles angeordnet ist, und daß die einzelnen Glieder entsprechend dem zu korrigierenden Fehlerverlauf von außerhalb des Hohlprofiles mittels Exzentern auslenkbar sind.Another advantage of the invention is that the link chain is arranged within a hollow profile is, and that the individual links in accordance with the error curve to be corrected from outside the hollow profile are deflectable by means of eccentrics.

An einem Ausführungsbeispiel soll anhand der Zeichnung die Erfindung noch näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment with reference to the drawing.

Es zeigtIt shows

Figur 1 einen Querschnitt durch ein gekapseltes Längenmeßgerät,Figure 1 shows a cross section through an encapsulated length measuring device,

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Figur 2 eine Ansicht auf Montagefuß, Schwert,Figure 2 is a view of the mounting base, sword,

Winkelhebel und teilweise dargestelltes Korrekturprofil,Angle lever and partially shown correction profile,

Figur 3 das Korrekturprofil mit ausgelenkten Gliedern,Figure 3 shows the correction profile with deflected Limbs,

Figur 4 Gliederkettenausschnitt mit kammartig ineinandergreifenden elastischen Gelenken, Figure 4 link chain section with comb-like interlocking elastic joints,

Figur 5 Ansicht auf eine mit Teilung verseheneFigure 5 view of a provided with a division

-¹ Abtastplatte.- ¹ scanning plate.

Die vereinfachte Schnittdarstellung in Figur 1 zeigt ein gekapseltes Längenmeßgerät mit einem Hohlprofil 1, welches an dem Bett 2 einer Bearbeitungs— oder Meßmaschine in beliebiger Weise fest angebracht ist. Ein Schlitten 3 der Bearbeitungs— oder Meßmaschine trägt einen Montagefuß 4, der beispielsweise mit Schrauben 5 an dem Schlitten 3 befestigt ist. Der Montagefuß 4 weist ein Schwert 6 auf, das durch einen Schlitz 1 a in das im übrigen vollkommen geschlossene Hohlprofil 1 hineinragt. An einer Innenfläche des Hohlprofiles 1 ist über eine elastische Klebeschicht ein Maßstab 8 angebracht, der das Meßnormal verkörpert. Am Maßstab 8 stützt sich eine Abtasteinheit 9 ab, die mit an sich bekannten, in Figur 1 nicht dargestellten Mitteln die Teilung des Maßstabes abtastet. Die Relativbewegung von Maschinenbett 2 und Maschinenschlitten 3 wird vom Montagefuß 4 und dem Schwert 6 über einen Winkelhebel auf die Abtasteinheit 9 und den Maßstab 8 übertragen. Die Führungsfehler von Maschinenbett 2 und Maschinen— schlitten 3 wurden ohne Korrektureinrichtung ebenfalls voll übertragen und gingen in das Meßergebnis als Fehler ein. Das Längenmeßgerät weist daher eine Korrektureinrichtung auf, die im Innern des Hohlprofiles angeordnet ist. Einzelne, in sich steife Glieder 11' bilden eine Gliederkette 11, die mittels Exzentern 12 von außen quer zur Meßrichtung einzeln ausgelenkt werden können. Der Winkelhebel 10 ist um eine Achse 10' schwenkbar mit der Abtasteinheit 9 verbunden. Ein freies Ende des Winkel— hebeis 10 trägt eine Rolle 13, die bei Verschiebung demThe simplified sectional view in Figure 1 shows an encapsulated length measuring device with a hollow profile 1, which is firmly attached to the bed 2 of a machining or measuring machine in any way. A slide 3 of the The machining or measuring machine has a mounting foot 4 which is fastened to the slide 3 with screws 5, for example is. The mounting foot 4 has a sword 6, which is completely through a slot 1 a in the rest closed hollow profile 1 protrudes. On an inner surface of the hollow profile 1 is an elastic adhesive layer a scale 8 attached, which embodies the measurement standard. A scanning unit 9 is supported on the scale 8, which is also connected to known means, not shown in Figure 1, scans the division of the scale. The relative movement of machine bed 2 and machine slide 3 is from the mounting foot 4 and the sword 6 via an angle lever transferred to the scanning unit 9 and the scale 8. The guiding errors of machine bed 2 and machines— slide 3 was also fully transferred without a correction device and entered the measurement result as an error a. The length measuring device therefore has a correction device which is arranged in the interior of the hollow profile is. Individual, inherently rigid links 11 'form a link chain 11, which by means of eccentrics 12 from the outside transversely can be deflected individually to the measuring direction. The angle lever 10 can also be pivoted about an axis 10 ' the scanning unit 9 connected. A free end of the Winkel- hebeis 10 carries a roller 13, which when moved

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Linienzug der Gliederkette folgt und den Winkelhebel 10 um die Achse 10' verschwenkt. Die Schwenkbewegung des Winkelhebels 10 entspricht dem zu korrigierenden Fehler— verlauf der Einrichtung. Die Korrektur wird durch einen zweiten Arm des Winkelhebels — der auch als Exzenter 14 ausgebildet sein kann — vorgenommen, der die Schwenkbewegung des Winkelhebels in eine Relativbewegung zwischen der Abtasteinheit 9 und dem Schwert "6 umsetzt. Das durch den Schlitz 1a des Hohlprofiles ragende Schwert 6 wird von dachförmig angeordneten Dichtlippen 15 eng umschlossen, so daß auch an dieser Stelle die sichere Kapselung der Meßeinrichtung gewährleistet ist.The line of the link chain follows and the angle lever 10 is pivoted about the axis 10 '. The pivoting movement of the Angle lever 10 corresponds to the error course of the device to be corrected. The correction is made by a second arm of the angle lever - which can also be designed as an eccentric 14 - made the pivoting movement of the angle lever converts into a relative movement between the scanning unit 9 and the sword "6. The The sword 6 protruding through the slot 1 a of the hollow profile is narrowed by sealing lips 15 which are arranged in the shape of a roof enclosed, so that the secure encapsulation of the measuring device is guaranteed at this point as well.

In der Figur 2 ist zur besseren Verständlichkeit nur ein Teil der Bauelemente in der Seitenansicht gezeigt. Der Montagefuß -4 mit den Bohrungen 4' für die Befestigungsschrauben trägt das Schwert 6, dessen Oberseite mit einem zylindrischen Mitnehmer 6' versehen ist, an dem der Winkelhebel 10 mit seinem Exzenter 14 angreift. Die Abtastein— heit 9 ist als Fragment nur soweit dargestellt, daß die Befestigung des Winkelhebels 10 mittels Achse 10' in ihr erkennbar ist. Wird nun der Montagefuß 4 in Pfeilrichtung verschoben, folgt die Abtasteinheit 9 dieser Längsbewegung und der Winkelhebel 10 mit der Rolle 15 tastet die Gliederkette 11 ab, deren Glieder 11' über Exzenter 12 entsprechend dem Fehlerverlauf ausgelenkt sind. Dabei ver— schwenkt sich der Winkelhebel 10 um seine Achse 10' und aufgrund des Exzenters 14 verändert sich der Abstand zwischen der Abtasteinheit 9 und dem zylindrischen Mitnehmer 6', also auch dem Montagefuß. Der Führungsfehler, dem der Montage fuß 4 samt dem Maschinenschlitten 3 unterliegt, kann also durch eine von der einstellbaren Gliederkette 11 verursachte Relativbewegung zwischen Abtasteinheit 9 und Montagefuß kompensiert werden.In FIG. 2, only some of the components are shown in the side view for better understanding. Of the Mounting foot -4 with the holes 4 'for the fastening screws carries the sword 6, the top of which is provided with a cylindrical driver 6 'on which the angle lever 10 attacks with its eccentric 14. The scanning unit 9 is shown as a fragment only to the extent that the attachment of the angle lever 10 can be seen in it by means of axis 10 '. If the mounting foot 4 is now in the direction of the arrow shifted, the scanning unit 9 follows this longitudinal movement and the angle lever 10 with the roller 15 scans the Link chain 11, the links 11 'via eccentric 12 accordingly are deflected in the course of the error. The angle lever 10 pivots about its axis 10 'and due to the eccentric 14, the distance between the scanning unit 9 and the cylindrical driver 6 'changes, including the assembly foot. The leadership error, that of assembly foot 4 together with the machine slide 3 is subject, so it can be caused by an adjustable link chain 11 Relative movement between scanning unit 9 and mounting foot be compensated.

-¹Z-- ¹ Z-

In der Figur 3 ist ein Korrekturprofil 11 gezeigt, bei dem die einzelnen Glieder 11' durch die Exzenter 12 ausgelenkt sind. Da sich durch die Auslenkung Längen— änderungen ergeben, sind die einzelnen Glieder mit Stiften 16 und Ausschnitten 17 versehen, die Gelenke bilden, bei denen Längsverschiebungen möglich sind.A correction profile 11 is shown in FIG which the individual links 11 'are deflected by the eccentric 12. Since the deflection causes lengths— Changes result, the individual links are provided with pins 16 and cutouts 17, the joints form where longitudinal shifts are possible.

Eine Variante der Gelenke, die eine Längsbeweglichkeit erlauben, ist in Fig^r 4 dargestellt. Die Enden der Glieder 11' sind mit kammartig ineinandergreifenden elastischen Formteilen 18 versehen.A variant of the joints that allow longitudinal mobility is shown in FIG. The ends of the Links 11 'are provided with elastic molded parts 18 that interlock in a comb-like manner.

In der Figur 5 ist eine mit einer Teilung 19 versehene Abtastplatte 9' gezeigt. Bei dieser Ausführung handelt es sich — wie bei Figur 1 — um ein lichtelektrisches digitales Längenmeßgerät. Bei einer einfachen Bauart ist die Abtasteinheit 9 nicht am Maßstab 8 geführt, sondern ist direkt über einen Mitnehmer 20 mit einem der obengenannten Objekte 5 verbunden. Die Abtast— platte 9¹ ist über Blattfedern 21 mit dem Mitnehmer so verbunden, daß sie vom Übertragungselement 10, und 14 in Meßrichtung bewegt werden kann.In FIG. 5, a scanning plate 9 'provided with a graduation 19 is shown. As in FIG. 1, this embodiment is a photoelectric digital length measuring device. In a simple design, the scanning unit 9 is not guided on the scale 8, but is directly connected to one of the above-mentioned objects 5 via a driver 20. The scanning plate 9 ¹ is connected to the driver via leaf springs 21 in such a way that it can be moved by the transmission element 10 and 14 in the measuring direction.

Es liegt im Wesen der Erfindung, daß sie sich nicht auf lichtelektrische digitale Längenmeßgeräte beschränkt, sondern die Erfindung ist ebenso vorteilhaft bei optischen, induktiven, kapazitiven und magnetischen Meßgeräten einsetzbar. Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die Korrektur von Führungsfehlern beschränkt, sondern auch zur Korrektur von inneren Teilungsfehlern geeignet.It is in the essence of the invention that it is not limited to photoelectric digital length measuring devices, but the invention is also advantageous in optical, inductive, capacitive and magnetic Measuring devices can be used. The invention is of course not aimed at correcting errors in guidance limited, but also suitable for correcting internal pitch errors.

Claims

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_{G 77 17} ,, "" _n 6 November 1979

Expectations

1.) Length measuring device with correction device for error compensation in precision machines and measuring devices, in particular correction device for an encapsulated length measuring device for measuring the relative position of two objects, characterized in that a correction profile is formed by a link chain (11) running in the measuring direction, the links (11 ') of which are adjustable transversely to the measuring direction, and that the scanning unit (9) of the measuring device is in operative connection with the link chain (11) and one of the aforementioned objects (3) by means of a transmission element (10, 13 and 14).

2.) Length measuring device according to claim 1, characterized in that the link chain (11) is arranged within a hollow profile (1), and that the individual links (11 ') according to the error profile to be corrected from outside the hollow profile (1) by means Eccentrics (12) are deflectable.

3 ·) Length measuring device according to claim 1, characterized in that the joints of the individual links (11 ') allow a longitudinal displacement of the links (1T ¹ ).

4.) length measuring device according to claim 3 »characterized in that the joints are formed by comb-like interlocking elastic molded parts (18).

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^.) Längenmeßgei'ät according to claim 1, characterized in that that the transmission element (10) is formed by an angle lever mounted in the scanning unit (9) which at its one free end has a roll (15) resting on the correction profile (11), and its second free end to one of the objects (3) via a sword and a mounting foot (4-) lies.

6.) Length measuring device according to claim 5> characterized in that the second free end is formed by an eccentric (14).

7.) Length measuring device according to claim 1, characterized in that the transmission element (10, 13 and 14) acts ^{directly on a scanning plate (9 1) provided with a graduation (19).}