DE8400967U1

DE8400967U1 - Length or angle measuring device

Info

Publication number: DE8400967U1
Application number: DE19848400967
Authority: DE
Original assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Current assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority date: 1984-01-14
Filing date: 1984-01-14
Publication date: 1987-11-26

Description

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DR. JOHANNES &EEgr;&Egr;&Igr;&Ogr;&Egr;&Ngr;&EEgr;&Agr;&Idigr;&Ngr; GMBH 11. Januar 1d84
Längen- oder WinkelmeßeinrictaJüngDR. JOHANNES &EEgr;&Egr;&Igr;&Ogr;&Egr;&Ngr;&EEgr;&Agr;&Idigr;&Ngr; GMBH 11 January 1d84
Length or angle measuring device

Die Erfindung bezieht eich auf eine Längen- oderThe invention relates to a length or

Winkelmeßeinrichtung mit Fehlerkompensationseinrich-Angle measuring device with error compensation device

tung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. \ according to the preamble of claim 1. \

Es sind zahlreiche Wegmeßeinrichtungen mit Fehlerkompensationseinrichtungen bekannt, bei denen sich f die Verstelleinrichtungen zur Kompensation der Feh- | ler an einer Basis abstützen und die effektive Länge
der Meßteilung durch die Verstelleinrichtungen ver- änderbar ist. % Numerous position measuring devices with error compensation devices are known in which the adjustment devices for compensating the errors are supported on a base and the effective length
the measuring division can be changed by the adjustment devices. %

Bo ist es aus der DE-PS 25 18 745 bekannt, durch Zug |Bo it is known from DE-PS 25 18 745, by train |

oder Druck an den Stirnseiten einer biegesteifen Haß- ior pressure on the front sides of a rigid hate i

Verkörperung diese in ihrer gesamten Länge gleich- "Embodiment this in its entire length equal- "

mäßig zu dehnen Oder zu stauchen. Damit sind lineare f Fehler zu kompensieren.to stretch or compress moderately. This compensates for linear f errors.

Aus der DE-AS 27 35 154 ist es bekannt, nichtlineare 1 Fehler dadurch zu kompensieren, daß die Heßteilung
senkrecht zur Teilungsebene auslenkbar ist. Die MeB-From DE-AS 27 35 154 it is known to compensate non-linear 1 errors by changing the Hess division
can be deflected perpendicular to the division plane. The MeB-

teilung wird dadurch "verbogen", was an der Stelle der Auelenkung zu Dehnungen oder zu Stauchungen führt/ da die Randzonen des Teilungsträgerkörpers, an dessen Oberfläche sich die Meßteilung befindet/ länger oder kürzer werden.The graduation is thereby "bent", which leads to stretching or compression at the point of deflection as the edge zones of the graduation carrier body, on whose surface the measuring graduation is located, become longer or shorter.

Diesen Einrichtungen haften verschiedene Nachteile an. So ist es gemäß DE-PS 25 18 745 nur möglich/ lineare Fehler zu kompensieren. Gemäß DE-AS 27 35 154 ist es schwierig/ die Abtastung durchzuführen« da sich durch die Verbiegungen des Maßstabes senkrecht zur Teilungsebene der Abtastabstand ständig verändert.These devices have various disadvantages. According to DE-PS 25 18 745, it is only possible to compensate for linear errors. According to DE-AS 27 35 154, it is difficult to carry out the scanning because the scanning distance is constantly changing due to the bending of the scale perpendicular to the graduation plane.

Dieser Nachteil kann gemäß Figur 4 der DE-AS 27 35 durch eine direkte Führung der Abtasteinheit am Maßstab vermieden werden, jedoch ist dann eine aufwendige Ankopplung der Abtasteinheit an den Mitnehmer des einen zu messenden Objektes notwendig/ da &aacgr;&iacgr;& Abtasteinheit nicht auf einer ebenen Fläche geführt wird.This disadvantage can be avoided according to Figure 4 of DE-AS 27 35 by a direct guidance of the scanning unit on the scale, but then a complex coupling of the scanning unit to the carrier of the one object to be measured is necessary/ since the scanning unit is not guided on a flat surface.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßeinrichtung mit einer Fehlerkompensationseinrichtung zu schaffen, die nicht nur konstante Fehler über die gesamte Meßlänge ausgleichen kann, sondern die auch partielle Fehlerkompensation erlaubt und die dennoch nur einen einfachen Aufbau der Meßeinrichtung erfordert. ittsBesöadefe sölleft an die Äftfcöpplüftg der Abtasteinheit keine ungewöhnlichen Anforderungen gestellt werden müssen.The invention is based on the object of creating a measuring device with an error compensation device which can not only compensate for constant errors over the entire measuring length, but which also allows partial error compensation and which nevertheless only requires a simple structure of the measuring device. Therefore, no unusual requirements should be placed on the operation of the scanning unit.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved by the features specified in claim 1.

Die besonderen Vorteile der Erfindung liegen darin, daß der Meßteilungsträger bereits vor dem Aufbringen der Meßteilung durch mechanische oder chemische Verfahren mit den Ausnehmungen versehen werden kann. S Anschließend kann eine thermische Behandlung des Trägerkörpers durchgeführt und die Meßteilung aufgebracht werden.The particular advantages of the invention are that the measuring graduation carrier can be provided with the recesses by mechanical or chemical processes before the measuring graduation is applied. S The carrier body can then be thermally treated and the measuring graduation applied.

Gegebenenfalle ist es möglich, ein Stahlband bereits perforiert beim Hersteller zu beziehen, das als Standart-Trägerkörper am Lager gehalten wird.If necessary, it is possible to obtain a steel strip already perforated from the manufacturer, which is kept in stock as a standard carrier body.

Mit Hilfe von Ausführungsbeispielen soll die Erfindung anhand der Zeichnungen noch näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail with the help of embodiments and with reference to the drawings.

Es zeigenShow it

Figur 1 eine teilweise geschnittene Längenmeßeinrichtung mit Kompensationseinrichtungen , Figur 2 eine Längenmeßeinrichtung gemäß Figur 1 im Querschnitt entlang der Linie II/II, Figur 3 eine Draufsicht auf die Längen-Figure 1 shows a partially sectioned length measuring device with compensation devices, Figure 2 shows a length measuring device according to Figure 1 in cross section along the line II/II, Figure 3 shows a plan view of the length measuring device.

meßeinrichtung gemäß Figur 2, Figur 4 eine Variante der in Figur 1 bis Figur 3 gezeigten Längenmeß einrichtung mit zentraler 0 Perforation,. ■measuring device according to Figure 2, Figure 4 a variant of the length measuring device shown in Figure 1 to Figure 3 with central 0 perforation. ■

Figur 5 eine Draufsicht auf eine Längenmeßeinrichtung mit !Compensations einrichtungen und seitlichen Ausnehmungen und Figur 5a eis Detail aus Figur 5.Figure 5 is a top view of a length measuring device with compensation devices and lateral recesses and Figure 5a is a detail from Figure 5.

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in Figur 1 ist eine Längenmeßeinrichtung dargestellt, bei der eine Basis 1 vorgesehen ist, in der Zahnräder 2a, 2b drehbar gelagert sind. Die Zahnräder 2a und 2b dienen als Verstelleinrichtungen und wer- _:; 5 den über eine Einstellscheibe 3, die jedem der Zahn-Figure 1 shows a length measuring device in which a base 1 is provided in which gears 2a, 2b are rotatably mounted. The gears 2a and 2b serve as adjusting devices and are _:; 5 adjusted via an adjusting disk 3 which is assigned to each of the gears.

räder 2a und 2b zugeordnet ist/ verstellt« Die Zähne der Zahnräder 2a und 2b greifen in Ausnehmungen 4 ein, die sieh entlang der Meßteilung in einem Meßteilungsträger 5 befinden. Der Meßteilungsträger 5gears 2a and 2b is assigned/adjusted« The teeth of the gears 2a and 2b engage in recesses 4 which are located along the measuring graduation in a measuring graduation carrier 5. The measuring graduation carrier 5

10 ist geringfügig längsverschieblich in einer Nut 610 is slightly longitudinally displaceable in a groove 6

in der Basis 1 gelagert. Im allgemeinen wird der Meßteilungsträger 5 an einem Ende fest mit der Basis 1 verbunden. Das kann durch Verschrauben, Kleben, Punktschweißen oder dgl. geschehen. Am anderen Ende kann der Meßteilungsträger 5 vorteilhaft in bekannter Weise auch über eine spannvorrichtung an der Basis 1 befestigt sein.stored in the base 1. In general, the measuring graduation carrier 5 is firmly connected to the base 1 at one end. This can be done by screwing, gluing, spot welding or the like. At the other end, the measuring graduation carrier 5 can advantageously also be attached to the base 1 in a known manner via a clamping device.

Durch einzelnes Verdrehen der Einstellscheiben 3 kann mit den im Eingriff befindlichen Zähnen derBy individually turning the adjusting discs 3, the teeth in engagement of the

Zahnräder 2a und 2b der Meßteilungsträger 5 partiell gedehnt oder gestaucht werden.Gears 2a and 2b of the measuring graduation carrier 5 are partially stretched or compressed.

Durch synchrones Verdrehen der verschiedenen Ein-Stellscheiben 3 läßt sich eine über die Gesamtlänge des Meßteilungsträgers 5 gleichmäßige Dehnung oder Stauchung erzielen, so daß auch lineare Fehler kompensiert werden können.By synchronously rotating the various setting disks 3, a uniform expansion or compression over the entire length of the measuring graduation carrier 5 can be achieved, so that linear errors can also be compensated.

Es lassen sich jedoch die Gesamt-Kompensation und die partielle Kompensation auch kombinieren, indem außer einer linearen Dehnung oder Stauchung der Meßteilungsträger 5 zusätzlich durch einzelne Verstelleinrichtungen 2a oder 2b partiell gedehnt oder gestaucht wird.However, the total compensation and the partial compensation can also be combined by in addition to a linear expansion or compression of the measuring graduation carrier 5, additionally being partially expanded or compressed by individual adjustment devices 2a or 2b.

Nach vollendeter Einstellung werden die Zahnräder 2a und 2b in ihrer Stellung fixiert, was durch Klemmschrauben 3a in den Einstellscheiben 3 bewirkt wird.
5After adjustment is completed, the gears 2a and 2b are fixed in their position, which is achieved by clamping screws 3a in the adjusting disks 3.
5

In Figur 2 ist ein Querschnitt durch die Meßeinrichtung gemäß Figur 1 an der Stelle II/II gezeigt. In der Basis 1 sind Schlitze 1a und Bohrungen 1b vorgesehen, in denen die Verstelleinrichtungen in Form von Zahnrädern 2b angeordnet sind. Die gemeinsame Welle 2 der Zahnräder 2b weist die bereits beschriebene Einstellscheibe 3 auf, mit deren Hilfe sie verdreht werden kann.Figure 2 shows a cross-section through the measuring device according to Figure 1 at point II/II. In the base 1, slots 1a and holes 1b are provided in which the adjustment devices in the form of gears 2b are arranged. The common shaft 2 of the gears 2b has the previously described adjustment disk 3, with the aid of which it can be rotated.

in der Basis 1 ist ferner eine Nut 6 vorgesehen, die sich in Längsrichtung der Basis 1 erstreckt. Der Meßteilungsträger 5 ist in diese Nut 6 eingeschoben und an den Enden der Basis 1 in bekannter Weise befestigt. Auf eine nähere Darstellung wurde hier verziehtet, da die Art der endseitigen Befestigung des Meßteilungsträgers 5 nicht zu der Erfindung beiträgt. Der Meßteilungsträger 5 ist an seinen Außenbereichen mit Ausnehmungen 4 versehen, die sich über die gesamte Meßlänge periodisch fortsetzen können. Diese Art der Ausnehmungen 4 ähnelt der Art, in der beispielsweise Kleinbildfilme perforiert sind.in the base 1 there is also a groove 6 which extends in the longitudinal direction of the base 1. The measuring graduation carrier 5 is inserted into this groove 6 and fastened to the ends of the base 1 in a known manner. A more detailed description has been omitted here, since the type of fastening of the measuring graduation carrier 5 at the ends does not contribute to the invention. The measuring graduation carrier 5 is provided with recesses 4 on its outer areas, which can continue periodically over the entire measuring length. This type of recess 4 is similar to the way in which, for example, 35 mm films are perforated.

Zur Verdeutlichung trägt hier die Figur 3 bei, d,ie eine Draufsicht auf die Meßeinrichtung gemäß Figur 2 darstellt.Figure 3 helps to clarify this, showing a top view of the measuring device according to Figure 2.

Wenn die Meßteilung &tgr; Fehler in ihrer Länge aufweist, oder wenn die Führung der zu messenden, relativ zueinander beweglichen Objekte Fehler aufweist,If the measuring graduation τ has errors in its length, or if the guidance of the objects to be measured, which are movable relative to each other, has errors,

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können diese Fehler kompensiert werden, indem die effektive Länge der Meßteilung T verändert wird.These errors can be compensated by changing the effective length of the measuring graduation T.

Dazu wird die Einstellscheibe 3 je nach Fehlerverlauf gedreht, wodurch die Zähne der Zahnräder 2b in die Ausnehmungen 4 eingreifen und den Meßteilungsträger 5 dehnen oder stauchen. Der Abstand der Teilungsstriche der Meßteilung T wird dadurch verändert, so daß sich die Fehler kompensieren lassen. 10To do this, the setting disk 3 is rotated depending on the error progression, whereby the teeth of the gears 2b engage in the recesses 4 and stretch or compress the measuring graduation carrier 5. The distance between the graduation lines of the measuring graduation T is thereby changed so that the errors can be compensated. 10

Dieser Vorgang kann - wie schon zu Figur 1 erwähnt partiell oder über größere Bereiche der zu messenden Länge durchgeführt werden.As already mentioned in Figure 1, this process can be carried out partially or over larger areas of the length to be measured.

Eine Variante der erfindungsgemäßen Längenmeßeinrichtung ist in Figur 4 gezeigt. Die Ausnehmungen 44 sind etwa mittig zum Meßteilungsträger 54 angeordnet. Die Meßteilung T4 ist auf einer Seite der Perforation vorgesehen, während auf der anderen Seite der Perforation eine Spur mit Referenzmarken R4 aufgebracht ist. Hinsichtlich der Gestaltung und des Zweckes der Referenzmarken soll hier auf die einschlägige Patentliteratur, beispielsweise auf die DE-PS 19 64 381 verwiesen werden.A variant of the length measuring device according to the invention is shown in Figure 4. The recesses 44 are arranged approximately centrally to the measuring graduation carrier 54. The measuring graduation T4 is provided on one side of the perforation, while on the other side of the perforation a track with reference marks R4 is applied. With regard to the design and purpose of the reference marks, reference should be made here to the relevant patent literature, for example to DE-PS 19 64 381.

Die Funktion der Verstelleinrichtungen 2a4 entspricht sinngemäß der bereits beschriebenen Kompensationseinrichtung. The function of the adjustment devices 2a4 corresponds to the compensation device already described.

In Figur 5 ist eine Meßeinrichtung ausschnittsweise dargestellt, bei der die Ausnehmungen 45 unmittelbar an den Längskanten des Meßteilungsträgers 55 angebracht sind/ so daß eine Art Zahnstange entsteht, wie das in der Detailvergrößerung aus Fig. 5aFigure 5 shows a section of a measuring device in which the recesses 45 are attached directly to the longitudinal edges of the measuring graduation carrier 55/ so that a type of rack is created, as can be seen in the enlarged detail in Fig. 5a

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ersichtlich ist.is evident.

In der Ebene des Meßteilungsträgers 55 greifen Zahnräder 2a5 und 2b5 in diese Zahnstangen 45 ein und ermöglichen eine Fehlerkompensation gemäß dem vorbeschriebenen Prinzip.In the plane of the measuring graduation carrier 55, gears 2a5 and 2b5 engage with these racks 45 and enable error compensation according to the principle described above.

Es versteht sich, daß auch hier Maßnahmen getroffen werden müssen, die ein selbsttätiges Rückstellen der Verstelleinrichtungen verhindern, um die eingestellte Fehlerkompensation im gewünschten Maße zu erhalten. Es können hier Feststellschrauben 3a gemäß Figur 1, aber auch Sperrklinken oder dgl. vorgesehen sein.It goes without saying that measures must also be taken here to prevent the adjustment devices from automatically resetting in order to maintain the set error compensation to the desired extent. Locking screws 3a as shown in Figure 1, but also locking pawls or the like can be provided here.

1515

Für 4en Fall, daß die Werkstoffe des Meßteilungsträgers, rVer Basis und/oder der zu messenden Objekte unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten haben, oder wenn ein Gehäuse aus anderem Material vorgesehen ist, ist es vorteilhaft, die Verstelleinrichtunge^ ebenso wie die Befestigungseinrichtungen für den Meßteilungsträger von der Basis bzw. vom Gehäuse zu entkoppeln, was beispielsweise durch federnde Lagerungen geschehen kann.In the event that the materials of the measuring graduation carrier, the base and/or the objects to be measured have different expansion coefficients, or if a housing made of a different material is provided, it is advantageous to decouple the adjustment devices as well as the fastening devices for the measuring graduation carrier from the base or the housing, which can be done, for example, by means of spring bearings.

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Wird der Meßteilungsträger als flexibles Band ausgeführt und über eine Trommel gespannt, so ist eine Winkelmeßeinrichtung entstanden, bei der die Kompensationseinrichtung in sinngemäßer Weise einsetzbar ist.If the measuring graduation carrier is designed as a flexible band and stretched over a drum, an angle measuring device is created in which the compensation device can be used in a similar way.

Auch Temperaturschwankungen können zu Fehlern der Meßteilung führen, die durch die vorgeschriebenen Kompensationseinrichtungen ausgeglichen werden. Durch ein direkt zwischengeschaltetes Getriebe kann die Temperaturkompensation selbsttätig erfolgen.Temperature fluctuations can also lead to errors in the measuring graduation, which are compensated for by the prescribed compensation devices. Temperature compensation can take place automatically using a gear unit that is directly connected in between.

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Claims

Expectations

1. Length or angle measuring device for determining the position of two objects moving relative to each other, with a device for compensating errors in the measuring graduation and/or the guide

of the said objects by changing the effective length of the measuring graduation in relation to a base, characterized in that in the measuring graduation carrier (5, 54, 55) at least partial recesses (4, 44, 45) are provided along the measuring graduation (T, T4, T5), that in the base (1, 14, 15) adjustment devices (2a, 2b, 2a4, 2a5, 2b5) are provided which engage in a form-fitting manner in the recesses (4, 44, 45) along the measuring graduation carrier (5, 54, 55), and that by means of the adjustment devices (2a, 2b, 2a4, 2a5, 2b5) the measuring graduation (T, T4, T5) can be at least partially shortened and/or lengthened.

2. Length or angle measuring device according to claim 1, characterized in that the measuring graduation carrier

(5, 54) is perforated, and that gears (2a, 2b, 2a4) as adjusting devices engage in the perforation (4/44).

3. Length or angle measuring device according to claim 1, characterized in that the longitudinal edges of the measuring graduation carrier (55) have a toothing (45) into which pinions (2a5, 2b5) engage as adjusting devices.

-Z--Z-

DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH October 19, 1987 G 84 00 967.5

4. Length or angle measuring device according to claim 1, characterized in that the adjusting device

&iacgr; tungen (2a _f 2b, 2a4, 2a5, 2b5) with lockable

' Adjusting discs (3) are connected.

⁵⁵

I'

5. Length or angle measuring device according to the

Proverbs 1 and 2, characterized in that the

Measuring scale carrier (5, 5€} a flexible steel band

is.
10

6. Length or angle measuring device according to claims 1 and 3, characterized in that the measuring graduation carrier (55) is a rigid body.

15

7. Length or angle measuring device according to claim 1, characterized in that the adjusting devices have a gear.

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