DE8601636U1

DE8601636U1 - Längenmeßeinrichtung

Info

Publication number: DE8601636U1
Application number: DE19868601636
Authority: DE
Original assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Current assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority date: 1986-01-23
Filing date: 1986-01-23
Publication date: 1990-02-01

Description

"A i-

DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH 21.1.1986

Längenmeßeinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Längenmeßeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine der rtige Längenmeßeinrichtung wird insbesondere bei Bearbeitungsmaschinen zur Messung der Relativlage eines Werkzeugs bezüglich eines zu bearbeitenden Werkstücks sowie bei Koordinatenmeßmaschinen zur Ermittlung von Lage und/oder Abmessungen eines PrüfObjekts eingesetzt.

10

Aus der DE-PS 28 44 066 ist eine Längenmeßeinrichtung zur Messung der Relativlage zweier Objekte bekannt, bei der ein Ablesegerät zur Abtastung der •Teilung eines Teilungsträgers am ersten Objekt befestigt ist. Der Teilungsträger ist mittels einer Klebeschicht mit einem Trägerkörper verbunden, der seinerseits mit einer Befestigungsfläche mittels mehrerer Schrauben an einer Montagefläche des zweiten Objekts befestigt ist. Diese Schrauben sind in einer Linie in Meßrichtung angeordnet, so daß es infolge von unvermeidlichen Unebenheiten der Befestigungsfläche und_der Montagefläche beim Anzie~

": ⁵&Iacgr;~

hen der Schrauben zu Verformungen des Trägerkörpers

in Meßrichtung kommen kann. Diese Verformungen des Trägerkörpers können auf den Teilungsträger übertragen werden, so daß die auf einer Oberfläche des Teilungsträgers befindliche Teilungsfläche, die

: parallel zur Montagefläche verläuft, ebenfalls diese

Verformungen aufweisen kann. Diese Verformungen der Teilungsfläche haben partielle Dehnungen und Stauchungen der Teilung auf der Teiiungsflache zur Folge, die 10 bei einer derartigen Präzisionsmeßeinrichtuuc zu

\ &Ggr;\ nicht vertretbaren Meßungenauigkeiten führen können.

Eine Möglichkeit, Meßungenauigkeiten bei Verformungen des Teilungsträgers für eine Teilung zu vermeiden, besteht darin, einen Teilungsträger mit einem ü-förmigen Querschnitt zu verwenden, bei dem die Teilung in der neutralen Faser des Teilungsträgers verläuft. Solche U-förmigen Teilungsträger sind jedoch teuer in der Herstellung.
20

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer

,j Längenmeßeinrichtung der genannten Gattung Meßunge-

• nauigkeiten nach sich ziehende Verformungen des

(J Teilungsträgers auszuschließen.

25

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die mit der Erfindung erhielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch di=. vorgeschlage.ne

senkrechte Anordnung der Teilungsfläche des Teilungsträgers zur ersten Montageflache des zweiten Objekts und durch die vorgeschlagene Befestigung des Träger-

'> körpers für den Teilungsträger an drei ersten Befesti-

gungspunkten an der ersten Montagefläche des zweiten Objekts auf einfache Weise ohne zusätzliche Elemente

durch Verformungen des Trägerkörpers bei seiner Be- ji festigung am zweiten Objekt hervorgerufene Meßunge- | nauigkeiten beseitigt werden. i

Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung entnimmt man | den ÜnteranspiiÜchen. i

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand ;

der Zeichnung näher erläutert. 1

j

C Es zeigen j

Fig. 1 einen Querschnitt einer schema- j

tischen Längenmeßeinrichtung mit t

einer ersten Befestigungsart eines j

Trägerkörpers für einen Teilungsträ- j

ger an einem Objekt;

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Trägerkörper j

mit dem Teilungsträger und auf das {

Objekt nach Figur 1; I¹

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Teilungsflä- |

ehe des Teilungsträgers nach Figur 1; \ Fig. 4 einen Querschnitt einer zweiten Befestigungsart des Trägerkörpers für

*- den Teilungsträger am Objekt; j

Fig. 5 eine Draufsicht auf den Trägerkörper i

mit dem Teilungsträger und auf das f

Objekt nach Figur 4; | Fig. 6 einen Querschnitt einer dritten Befestigungsart des Trägerkörpers für
den Teilungsträger am Objekt und

Fig. 7 eine Draufsicht auf den Trägerkörper
mit dem Teilungsträger und auf das
Objekt nach Figur 6.

f

Figur 1 zeigt einen Querschnitt einer schematischen |

Längenmeßeinrichtung, bei der ein Ablesegerät AG zur |

,' \ · i h 7

Abtastung einer Teilung T auf einer Teilungsfläche TF eines Teilungsträgers TT an einem ersten Objekt 01 auf beliebige Weise befestigt ist. Der Teilungsträger TT ist mit seiner Teilungsfläche TF mittels einer Zwischenschicht ZS, bevorzugt in Form einer

elastischen Klebeschicht/ mit einer Seitenfläche STK eines Trägerkörpers TK für den Teilungsträger TT verbunden. Der Trägerkörper TK weist eine etwa senkrecht zu dieser Seitenfläche STK und senkrecht zur Teilungsfläche TF des Teilungsträgers TT verlaufende erste &Ggr;) Befestigungsfläche BF1 auf. Der Trägerkörper TK ist

mit dieser ersten Befestigungsfläche BF1 an drei ersten, ein Dreieck bildenden Befestigungspunkten BP11, BP21, BP31 an einer ersten Montagefläche MF1 eines zweiten Objekts 02 befestigt (Figur 2). Das

erste Objekt 01 und das zweite Objekt 02 können durch das Bett und den Schlitten einer nicht dargestellten Bearbeitungsmaschine gebildet sein, deren gegenseitige Relativlage gemessen werden soll.

20

Figur 3 zeigt eine Draufsicht auf die Teilung T der Teilungsfläche TF des Teilungsträgers TT.

Vy Diese erste Befestigugsart des Trägerkörpers TK mit

seiner ersten Befestigungsfläche BF1 an der ersten Montagefläche MF1 des zweiten Objekts 02 an den drei ersten, ein Dreieck bildenden Befestigungspunkten BP11, BP21, BP31 mittels dreier erster Schrauben S11, S21, S31 und mittels dreier Unterlegscheiben US11, US21, ÜS31 gewährleistet, daß der Trägerkörper TK in einer statisch bestimmten Dreipunktauflage auf der ersten Montagefläche MF1 des zweiten Objekts 02 keine Verformungen durch Biegemomente erfährt; somit können auch keine Verformungen vom Trägerkörper TK auf den Teilungsträger TT übertragen werden, so daß durch partielle Dehnungen und Stauchungen der Teilung T auf

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der Teilungsfläche TF des Teilungsträgers TT hervorgerufene Meßungenauigkeiten vermieden werden.

Figur 4 zeigt in einem Querschnitt eine zweite Befestigungsart des Trägerkörpers TK für den Teilungsträger TT mit seiner ersten Befestigungsfläche BF1 an der ersten Montagefläche MF1 des zweiten Objekts 02 an den drei ersten, ein Dreieck bildenden Befestigungspunkten BP11, BP21, BP31 (Fig. 5) mittels der drei ersten Schrauben S11, S21, S31 und mittels ^v dreier erster Kugelscheiben KS11, KS21, KS31. Die

konvexen Oberflächen KO11, KO21, KO31 der drei ersten Kugelscheiben KS11, KS21, KS31 greifen in drei erste kegelförmige Ausnehmungen KA11, KA21, KA31 des Trägerkörpers TK drehbeweglich ein, während die planen Oberflächen PO11, PO21, PO31 der drei ersten Kugelscheiben KS11, KS21, KS31 an der ersten Montagefläche MF1 des zweiten Objekts 02 anliegen. Die drei ersten Schrauben S11, S21, S31 greifen durch zentrale Bohrungen der drei ersten Kugelscheiben KS11, KS21, KS31 hindurch. Diese bevorzugte zweite Befestigungsart gewährleistet ebenfalls in erhöhtem Maße eine biegemomentenfreie Verbindung des Trägerkörpers TK mit (J) der ersten Montagefläche MF1 des zweiten Objekts 02.

Die drei ersten Kugelscheiben KSI1, KS21, KS31 sind in den drei ersten kegelförmigen Ausnehmungen KA11, KA21, KA31 des Trägerkörpers TK unverliebar gehaltert, so daß sie weder verloren gehen noch vertauscht werden können.

30

In den Figuren 6 und 7 ist in einem Querschnitt und in einer Draufsicht eine dritte Befestigungsart des Trägerkörpers TK dargestellt. Zusätzlich zu den drei ersten Befestigungspunkten BP11, BP21, BP31 an der ersten Montagefläche MFl des zweiten Objekts 02 mit den drei ersten Schrauben S11, S21, S31 und den drei

ersten Kugescheiben KSII, KS21 , KS31 gemäß den Figuren 4 und 5 ist der Trägerkörper TK mit einer zweiten Befestigungsfläche BF2, die vorzugsweise senkrecht zur ersten Befestigungsfläche BF1 verläuft, an 5 zwei zweiten Befestigungspunkten BP12, BP22 an einer zur ersten Montagefläche MF1 dementsprechend ebenfalls senkrechten zweiten Montagefläche MF2 des zweiten Objekts 02 mittels zweier zweiter Schrauben S12, S22 üiid jnittels zweiöZ Zweiter Küyölscheiben KSI2, KS22 10 befestigt. Die konvexen Oberflächen KO12, KO22 der beiden zweiten Kugelscheiben KS12, KS22 greifen in zwei zweite kegelförmige Ausnehmungen KA12, KA22 des Trägerkörpers TK drehbeweglich ein, während die pla-I nen Oberflächen PO12, PO22 der zwei zweiten Kugel-

|. 15 scheiben KSI2, KS22 an der zweiten Montagefläche MF2

I des zweiten Objekts 02 anliegen. Die zwei zweiten

i' Schrauben S12, S22 greifen durch zentrale Bohrungen

jj der beiden zweiten Kugelscheiben KS12, KS22 hindurch.

Diese dritte Befestigungsart ist insbesondere bei

20 größeren Längen des Teilungsträgers TT angezeigt und &idiagr;
I bewirkt eine erhöhte Steifigkeit und eine einfachere

1 Ausrichtung des Teilungsträgers TT parallel zur Meß-

I richtung. Die beiden Befestigungsflächen BF1, BF? des

I f\ Trägerkörpers TK und die beiden Montageflächen MF1, MF2

&iacgr; 25 des zweiten Objekts 02 können auch vom rechten Winkel

j abweichende Lagen zueinander einnehmen. Die zwei

' zweiten Kugelscheiben KS12, KS22 sind in den zwei zweiten kegelförmigen Ausnehmungen KA12, KA22 in der zwei-

_a ten Befestigungsfläche BF2 des Trägerkörpers TK eben-

• 30 falls unverlierbar gehaltert.

I Gemäß den Figuren 4 und 6 können den drei ersten Schrauben Si1_r S21 , S31 drei weitere erste Kugelscheiben KS11¹, KS21', KS31¹ zugeordnet werden, die mit ihren 35 konvexen Oberflächen in drei weitere erste kegelför-

* · * —· 1 ft i

mige Ausnehmungen KA11', KA21', KA31' in der der ersten Befestigungsfläche BFl gegenüberliegender Oberfläche OF des Trägerkörpers TK eingreifen und mit ihren planen Oberflächen an den Köpfen der drei ersten Schrauben SH, S21 , S31 anliegen.

Der Teilungsträger TT und der Trägerkörper TK besitzen bevorzugt rechteckige Querschnitte, die gemäß den Figuren 1, 4 und 6 so angeordnet sind, daß die Achse des kleinsten Flächenträgheitsmoments des Teilungsträgers TT senkrecht zur Achse des kleinsten Flächenträgheitsmoments des Trägerkörpers TK verläuft. Der Teilungsträger TT und/oder der Trägerkörper TK können beispielsweise aber auch trapezförmi- ,

ge Querschnitte aufweisen. |

Bevorzugt verläuft die Teilungsachse der Teilung T ^! {Symmetrieachse der Teilung T in Meßrichtung) in Höhe der neutralen Faser des Teilungsträgers TT* *

Claims

• ■•II· Il ■ It(I ·■ ti 1*1 DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH 21.1.1986 Ansprüche

1. Längenmeßeinrichtung zur Messung der Relativlage zweier Objekte, bei der ein Ablesegerät zur Abtastung der Teilung eines Teilungsträgers am ersten Objekt befestigt, der Teilungsträger mit

( ) 5 einem Trägerkörper verbunden und der Trägerkörper am zweiten Objekt befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die die Teilung (T) aufweisende Teilungsfläche (TF) des Teilungsträgers (TT) senkrecht zu einer Befestigungsfläche (BF1) des Trügerkörpers (TK) angeordnet ist und daß der

Trägerkr t-per (TK) mit der Befestigungsflache (BF1) an drei, ein Dreieck bildenden Befestigungspunkten (BP11, BP21, BP31) an einer Montagefläche (MF1) des zweiten Objekts (02) befestigt ist.

15

2. Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (TK) zusätzlich zu den drei Befestigungspunkten (BP11, BP21, BP31) an der Montagefläche (MF1) mit einer weiteren Befestigungsfläche (BF2) an zwei weiteren Befestigungspunkten (BP12, BP22) an einer weiteren Montagefläche (MF2) des zweiten Objekts (02) befestigt ist.

3. Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet/ daß der Teilungsträger (TT) mittels einer Zwischenschicht (ZS) mit dem Trägerkörper (TK) verbunden ist.

-i 2 '-

r

4. Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge

kennzeichnet- daß die Zwischenschicht (ZS) aus einer elastischen Klebeschicht besteht.

-i 5

5. Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, da-

>■ durch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (TK)

an den Befestigungspunkten (BP11, BP21, EP37, BP12,

- BP22) mittels Schrauben (S11, S21, S31, S12, S22)

unter Zwischenfügung von Kugelscheiben CuSH, KS21,

j &Iacgr;&Ogr; KS31, KS12, KS22) an den Montageflächen (MF1, MF2)

Odes zweiten Objekts (02) befestigt ist.

6. Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge-

. kennzeichnet, daß die konvexen Oberflächen (KO11,

* 15 KO21, KO31, KO12, KO22) der Kugelscheiben (KS11,

KS21, KS31, KS12, KS22) in kegelförmige Ausnehmungen (KA11, KA21, KA31, KA12, KA22) im Bereich der Befestigungsflächen (BF1, BF2) des Trägerkörpers (TK) drehbeweglich eingreifen. 20

7. Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die planen Oberflächen (PO11, &Rgr;&Ogr;21 , PO31, PO12, PO22> der Kugelscheiben (KS11, KS21,

' ^yl KS31, KS12, KS22) an den Montageflächen (MF 1 , MF2)

des zweiten Objekts (02) anliegen.

8. Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Mitte¹ zur Sicherung gegen Herausfallen der Kugelscheiben (KS11, KS21, KS31, KS12, KS22) aus den kegelförmigen Ausnehmungen (KA11, KA21, KA31, KA12, KA22) des Trägerkörpers (TK) vorgesehen sind.

9. Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge-

*'■ kennzeichnet, daß die Montageflächen (MF1, MF2) des

zweiten Objekts (02) senkrecht zueinander verlaufen*

10. Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilungsträger (TT) und/oder der Trägerkörper (TK) einen rechteckigen Querschnitt aufweisen.

11. Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge-* kennzeichnet, daß zwischen den Köpfen der Schrauben (SII, S21, S31) und dem Trägerkörper (TK) zu^ sätzliche Kugelscheiben (KS11¹, KS21', KS31¹) vorgesehen sind.

12. Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch

gekennzeichnet, daß die Kugilscheiben (KS11¹, KS21', KS31¹) mit ihren konvexen Oberflächen in kegelförmige Ausnehmungen (KA11', KA21·, KAS1¹) im Bereich der der Befestigungsfläche (BF1) gegenüberliegenden Oberfläche (OF) des Trägerkörpers (TK) eingreifen und mit ihren planen Oberflächen an den Köpfen der Schrauben (S11, S21, S31) anliegen.

20

13. Längenmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilungsachse der Teilung (T) in Höhe der neutralen Faser des Teilungsträgers (TT)

C verläuft.