DE8621469U1 - Length measuring device - Google Patents

Length measuring device

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DE8621469U1 DE19868621469 DE8621469U DE8621469U1 DE 8621469 U1 DE8621469 U1 DE 8621469U1 DE 19868621469 DE19868621469 DE 19868621469 DE 8621469 U DE8621469 U DE 8621469U DE 8621469 U1 DE8621469 U1 DE 8621469U1
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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Description

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DR. JOHANNES HEiDENHAlM GmbH 6, August 1986- 3 =
DR. JOHANNES HEiDENHAlM GmbH 6, August 1986

LängenmeßeinrichtungLength measuring device

Die Erfindung betrifft eine Laiigenmeßeinrichtüng gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a lay-measuring device according to the preamble of claim 1.

Eine derartige Längenmeßeinrichtung wird insbesondere zur Ermittlung der Relativlage von Werkstück und Werkzeug bei numerisch gesteuerten Bearbeitungsmaschinen eingesetzt.Such a length measuring device is used in particular to determine the relative position of the workpiece and tool in numerically controlled processing machines.

Aus dem Firmenprospekt "Gekapseltes Universal-Längenmeßsystem ULS, Wal&zgr;spalt-Meßsystem WMS", Ausgabe Februar 1982 der DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH, ist eine derartige Längenmeßeinrichtung bekannt. Ein Glasmaßstab als Träger einer Maßverkörperung wird von einer photoelektrischen Abtasteinheit im Durchlicht abgetastet. Die Abtasteinheit ist in einem Gehäuse reibungsarm in Meßrichtung verfahrbar gelagert. Sie besteht aus einer, auf einer Seite des Trägers angeordneten Lampe und aus vier in Meßrichtung versetzt und auf der anderen Seite des Trägers angeordnete Empfänger. Die Spannungsversorgung der Lampe und die Abnahme der Äbtastsignale von den Empfängern er-Such a length measuring device is known from the company brochure "Encapsulated universal length measuring system ULS, roller gap measuring system WMS", February 1982 edition of DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH. A glass scale as a carrier of a measuring standard is scanned by a photoelectric scanning unit in transmitted light. The scanning unit is mounted in a housing so that it can be moved in the measuring direction with little friction. It consists of a lamp arranged on one side of the carrier and four receivers arranged offset in the measuring direction and on the other side of the carrier. The voltage supply of the lamp and the reception of the scanning signals from the receivers are

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folgt über elektrische Leitungen eines Kabelö. Bin Ende des Kabels ist ah der Abtasteinheite und das andere Ende an einer, am Gehäuse angebrachten Buchse als Änschlüßbäüsteln angeschlossen. 5follows the electrical wires of a cable. One end of the cable is connected to the scanning unit and the other end to a socket on the housing as a connection point. 5

Bei Relativbewegühgen zwischen der Abtästeinheit und dem Gehäuse ändert sich laufend der Abstand zwischen der Abtasteiriheit und der Buchse. Das bedeutet, daß das Kabel zwischen der Abtasteinheit und der Buchse laufend bewegt wird. Damit diese Bewegungen ungehindert erfolgen können, wird innerhalb des Gehäuses ein freier Raum benötigt, wodurch die Baugröße der Meßeinrichtung zunimmt.When there is relative movement between the scanning unit and the housing, the distance between the scanning unit and the socket changes continuously. This means that the cable between the scanning unit and the socket is constantly moving. In order for these movements to take place unhindered, free space is required within the housing, which increases the size of the measuring device.

Die Bewegungen des Kabels im begrenzten freien Gehäuseraum können zu Beschädigungen des Kabels und somit zu Ausfällen der Meßeinrichtung führen.The movements of the cable in the limited free housing space can lead to damage to the cable and thus to failure of the measuring device.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Längenmeßeinrichtüng der oben genannten Gattung anzugeben, die kompakt aufgebaut ist und bei der ein zuverlässiger Betrieb gewährleistet ist.The invention is based on the object of specifying a length measuring device of the above-mentioned type which is compact in design and in which reliable operation is guaranteed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.This object is achieved according to the invention by the characterizing features of claim 1.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Leitung zwischen der Abtasteinheit und dem Anschlußbaustein fest verlegt ist. Ein Verschleiß der Leitung und eine dadurch hervorgerufene Störung des Meßbetriebes wird vermieden.' Desweiteren wird mit der Erfindung eine kleine Bauform der Meßeinrichtung ermöglicht.The advantages achieved with the invention are in particular that the cable between the scanning unit and the connection module is laid in a fixed position. Wear and tear on the cable and the resulting disruption of the measuring operation are avoided. Furthermore, the invention enables the measuring device to be small in size.

Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den UnteranSprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.

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Aüsfühfungsbeipiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert.Examples of embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawing.

Es zeigt
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S .

Figur 1 eine Längenmeßeinrichtung gemäß derFigure 1 shows a length measuring device according to

Erfindung im Querschnitt, HInvention in cross section, H

Figur 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Figur 1.Figure 2 shows a section along the line II-II in Figure 1.

Ein Glasmaßstab 1 mit einer inkrementalen Teilung 2 ist als Maßverkörpefüng in ein Gehäuse 3 eingeklebt. Eine photoelektrische Abtasteinheit 4 wird mittels Rollen 5 reibungsarm auf dem Glasmaßstab 1 sowie an inneren Gehäuseflächen geführt. Zur Messung der Relativlage zweier Maschinenteile ist das Gehäuse 3 an einem Maschinenbett 6 befestigt, und ein Anbaustück an einem Maschinenschlitten 8. Eine Schubstange 9 verbindet das Anbaustück 7 mit der Abtasteinheit 4, so daß Relativbewegungen des Maschinenschlittens 8 in Meßrichtung auf die Abtasteinheit 4 übertragen .werden. Die inkrementale Teilung 2 wird von einer iampe 10 der Abtasteinheit 4 beleuchtet und das modulierte Licht wird von vier in Meßrichtung versetzt angeordneten Empfängern aufgenommen. In den Figuren sind die Empfänger nicht gezeigt. Ein Kabel 11 ist von der Abtasteinheit 4 zu dem Anbaustück 7 in der als Rohr ausgebildeten Schubstange 9 verlegt. An dem Anbaustück ist eine Buchse 12 befestigt, mit der die elektrischen Leitungen des Kabels 11 verbunden sind. Im Kabel 11 sind elektrische Leitungen zur Energieversorgung der Lampe 10 und zur Abnahme der Empfänger-Abtastsignale vorhanden. Bei Relativbewegungen des Gehäuses 3 gegenüber dem Anbaustück 7 in Meßrichtung bleibt das KabelA glass scale 1 with an incremental graduation 2 is glued into a housing 3 as a measuring body. A photoelectric scanning unit 4 is guided with low friction on the glass scale 1 and on the inner housing surfaces by means of rollers 5. To measure the relative position of two machine parts, the housing 3 is attached to a machine bed 6 and an attachment to a machine slide 8. A push rod 9 connects the attachment 7 to the scanning unit 4 so that relative movements of the machine slide 8 in the measuring direction are transmitted to the scanning unit 4. The incremental graduation 2 is illuminated by a lamp 10 of the scanning unit 4 and the modulated light is received by four receivers arranged offset in the measuring direction. The receivers are not shown in the figures. A cable 11 is laid from the scanning unit 4 to the attachment 7 in the push rod 9, which is designed as a tube. A socket 12 is attached to the attachment piece, to which the electrical lines of the cable 11 are connected. The cable 11 contains electrical lines for supplying power to the lamp 10 and for receiving the receiver scanning signals. When the housing 3 moves relative to the attachment piece 7 in the measuring direction, the cable remains

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11 in Ruhe, da der Abstand zwischen der Abtasteinheit11 at rest, since the distance between the scanning unit

und der Buchse 12 konstant bleibt. An die Buchse 12and socket 12 remains constant. To socket 12

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kann ein Verbindiingskabel mittels eines Steckers angebracht werden. In diesem nicht dargestelltön Verbinduncfskabel können elektrische Leitungen von einer externen Energiequelle ausgehend sowie elektrische Leitungen zu einer Anzeige- oder Auswerteeinheit führend, integriert sein.A connecting cable can be attached using a plug. This connecting cable (not shown) can have electrical cables coming from an external energy source and electrical cables leading to a display or evaluation unit integrated.

Das quaderförmige Anbaustück 7 ist um die Längsachse der Schubstange 9 drehbar gelagert. Dies hat den Vor-The cuboid-shaped attachment 7 is mounted so that it can rotate around the longitudinal axis of the push rod 9. This has the advantage

iÖ teil, daß das Anbaustück 7 beliebig an den Maschinenschlitten 8 angebaut werden kann. Die Buchse 12 kann den Anforderungen entsprechend ausgerichtet werden, und Fehlausrichtungen der Anbauflächen des Maschinenbettes 6 und des Maschinenschlittens 8 Werden ausgeglichen. iÖ part that the attachment piece 7 can be attached to the machine slide 8 as desired. The bushing 12 can be aligned according to requirements, and misalignments of the attachment surfaces of the machine bed 6 and the machine slide 8 are compensated.

Das Anbaustück 7 wird im gezeigten Beispiel nach dem Anbau der gesamten Meßeinrichtung an eine Maschine über Schrauben 13 mit der Schubstange 9 fest verbunden. Diese Verbindung könnte aber auch so ausgeführt werden, daß sich das Anbaustück 7 während des Meßbetriebes um die Längsachse der Schubstange 9 drehen kann. Dadurch könnten durch Führungsfehler von Maschinenteilen hervorgerufene Meßfehler ausgeglichen werden, ohne daß unzulässige Zwangskräfte auf die Schubstange 9 und somit auf die Abtasteinheit 4 wirken. Die Verbindung zwischen dem Anbaustück 7 und der Schubstange 9 muß aber in allen Fällen so ausgeführt sein, daß die Steifigkeit in Meßrichtung gewährleistet ist.In the example shown, the attachment 7 is firmly connected to the push rod 9 via screws 13 after the entire measuring device has been attached to a machine. This connection could also be designed in such a way that the attachment 7 can rotate around the longitudinal axis of the push rod 9 during the measuring operation. This would allow measurement errors caused by misalignment of machine parts to be compensated for without impermissible constraining forces acting on the push rod 9 and thus on the scanning unit 4. The connection between the attachment 7 and the push rod 9 must in all cases be designed in such a way that rigidity in the measuring direction is guaranteed.

Das Kabel 11 tritt innerhalb des Anbaustückes 7 in einen Hohlraum seitlich aus der Schubstange 9 aus, und ist zu der Büchse 12 geführt. In diesem Hohlraum bildet das Kabel 11 eine oder mehrere Windungen, um eine ungehinderte Drehbewegung des Anbaustückes 7 um dieThe cable 11 exits into a cavity at the side of the push rod 9 within the attachment 7 and is guided to the bushing 12. In this cavity, the cable 11 forms one or more turns in order to allow an unhindered rotational movement of the attachment 7 around the

Längsachse der Schubstange 9 zu gewährleisten. Je
nach der Winkellage des Anbaustückes 7 bildet das
Kabel 11 Windungen mit kleinen oder mit größeren
Radien. Ein Teller 14 ist fest mit der Schubstange 9 verbunden, und gibt dem Kabel 11 die Vorzugsrichtung der Windungen an. Es sind aber auch Ausführungen ohne diesen Teller 14 denkbar.Longitudinal axis of the push rod 9.
Depending on the angle of the attachment piece 7, the
Cable 11 turns with small or with larger
Radii. A plate 14 is firmly connected to the push rod 9 and indicates the preferred direction of the windings for the cable 11. However, designs without this plate 14 are also conceivable.

Ein Anschlagstück 15 am Teller 14 und ein Gegenstück 16 am Anbaustück 7 begrenzt die Drehbewegungen um nahezu 360 Grad. Dieser Anschlag gewährleistet, daß keine unzulässige Zugspannung auf das Kabel 11 ausgeübt wird,A stop piece 15 on the plate 14 and a counterpart 16 on the attachment piece 7 limits the rotational movements by almost 360 degrees. This stop ensures that no undue tension is exerted on the cable 11,

Eine Dichtung 17 zwischen der Rohrwandung der Schubstange 9 und dem in der Schubstange 9 befindlichen
Kabel 11 verhindert das Eindringen von Flüssigkeiten und Staub in das Gehäuse 3.A seal 17 between the tube wall of the push rod 9 and the
Cable 11 prevents the ingress of liquids and dust into the housing 3.

In nicht gezeigter Ausführung kann die Buchse auch
an oder in einer Fläche senkrecht zur Längsachse der Schubstange am Anbaustück befestigt werden. Es ist
auch denkbar/ die Buchse an dem Ende der Schubstange zu befestigen.In a version not shown, the socket can also
on or in a surface perpendicular to the longitudinal axis of the push rod on the attachment piece.
also conceivable to attach the bushing to the end of the push rod.

Weiterhin kann das Kabel von der Schubstange direkt
nach außen geführt sein, und am freien Ende des Kabels außerhalb des Anbaustückes die Buchse angebracht werden. Bei dieser Ausführung sind Windungen des Kabels innerhalb des Anbaustückes nicht unbedingt notwendig. Zur Entlastung der Schubstange kann dasFurthermore, the cable from the push rod can be directly
to the outside, and the socket is attached to the free end of the cable outside the attachment. With this design, windings of the cable inside the attachment are not absolutely necessary. To relieve the push rod, the

Kabel an einer Außenfläche des Anbaustückes befestigt sein. Damit auch hier eine &egr; in Le Drehbewegung des
Anbaustückes gegenüber der Schubstange möglich ist,
kann das Kabel zwischen dem Austrittsort äüs derCable must be attached to an outer surface of the attachment. In order to ensure a rotational movement of the
attachment piece relative to the push rod is possible,
The cable can be connected between the exit point and the

Schubstange und der Befestigungsstelle an dem Anbau-Push rod and the attachment point on the attachment

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stück spiralförmig verlaufen. Für diese Wicklungen kann auch eine Ausnehmung an einer Außenfläche des Anbaustückes vorgesehen sein.piece run in a spiral shape. For these windings a recess can also be provided on an outer surface of the attachment piece.

Ferner kann sich die Buchse am freien Ende des Kabels an einem weiteren Anbaustück befinden, bzw. die Buchse selber ist als anbaufähiger Anschlußbaustein ausgebildet.Furthermore, the socket can be located at the free end of the cable on another attachment, or the socket itself is designed as an attachable connection module.

Die Erfindung ist nicht auf die gezeigte inkrementale photoelektrische Meßeinrichtung beschränkt. Sie schließt auch andere Meßeinrichtungen ein, beispielsweise kapazitive, magnetische und induktive Einrichtungen inkrementaler oder absoluter Art.The invention is not limited to the incremental photoelectric measuring device shown. It also includes other measuring devices, for example capacitive, magnetic and inductive devices of an incremental or absolute type.

Die Abtastsignale, welche von der Abtasteinheit zu dem Anbaustück geleitet v/erden, müssen nicht elektrischer Art sein/ es sind auch andere übertragbare Signale denkbar, so z.B. optische Lichtsignale. Dementsprechend müssen auch die Leitungen ausgelegt sein, beim genannten Beispiel wären Lichtwellenleiter zu verwenden .The scanning signals that are sent from the scanning unit to the attachment do not have to be electrical; other transmittable signals are also conceivable, such as optical light signals. The cables must also be designed accordingly; in the example given, optical fibers would have to be used.

Claims (8)

V* · # ft I f · * DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH 25. Mai 1988 G 86 21 469.1 AnsprücheV* · # ft I f · * DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH 25 May 1988 G 86 21 469.1 Claims 1. Langenmeßeinrichtung zur Messung der Relativlage zweier zueinander beweglicher Objekte, bei der eine Maßverkörperung eines in einem Gehäuse befestigten Trägers von einer im Gehäuse gelagerten Abtasteinheit abgetastet wird und Abtastsignale erzeugt werden, bei der ferner das Gehäuse am ersten Objekt und ein Anbaustück am anderen Objekt befestigt und die Abtasteinheit mit dem Anbaustück über eine Schubstange verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Schubstange (9) zumindest eine Leitung (11) von der Abtasteinheit (4) zu dem Anbaustück (7) geführt ist, daß die Leitung (11) innerhalb des Anbaustücks (7) aus der Schubstange (9) herausgeführt ist, und daß das Anbaustück (7) zumindest während des Anbaus relativ zur Schubstange (9) um die Längsachse der Schubstange (9) winkelbeweglich ist.1. Length measuring device for measuring the relative position of two objects that can move relative to one another, in which a measuring embodiment of a carrier fastened in a housing is scanned by a scanning unit mounted in the housing and scanning signals are generated, in which the housing is also fastened to the first object and an attachment to the other object and the scanning unit is connected to the attachment via a push rod, characterized in that within the push rod (9) at least one line (11) is led from the scanning unit (4) to the attachment (7), that the line (11) is led out of the push rod (9) within the attachment (7), and that the attachment (7) is angularly movable relative to the push rod (9) about the longitudinal axis of the push rod (9), at least during the attachment. 2. Langenmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine Leitung ein elektrisches Kabel (11) oder ein Lichtwellenleiter ist.2. Length measuring device according to claim 1, characterized in that the at least one line is an electrical cable (11) or an optical fiber. 3. Langenmeßeinrichtung nanh Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Anbaustück (7) relativ zur Schubstange (9) um die Längsachse der Schubstange (9) in einem Bereich von etwa 360 Grad winkelbeweglich ist.3. Length measuring device according to claim 1 or 2, characterized in that the attachment piece (7) is angularly movable relative to the push rod (9) about the longitudinal axis of the push rod (9) in a range of approximately 360 degrees. 4. Langenmeßeinrichtung nach einem der vorhergeheni 4. Length measuring device according to one of the preceding i :i den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das:i the claims, characterized in that the ; Anhaustück (7) einen Raum aufweist, in dem die; Attachment (7) has a space in which the Leitung (11) zumindest teilweise eine Windung bildet, so daß eine ungehinderte Drehbewegung des Anbaustücks (7) um die Längsachse der Schubstange (9) gewährleistet ist, und daß weiterhin am Anbaustück (7) ein Anschlußbaustein (12) angebracht ist, an dem die Leitung (11) angeschlossen ist. 10Line (11) at least partially forms a winding, so that an unhindered rotational movement of the attachment (7) around the longitudinal axis of the push rod (9) is ensured, and that a connection module (12) is also attached to the attachment (7), to which the line (11) is connected. 10 5. Langenmeßeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Anbaustück (7) ein Teller (14) vorgesehen ist, der der Leitung (11) die Vorzugsrichtung der Windung angibt. 5. Length measuring device according to claim 4, characterized in that a plate (14) is provided in the attachment piece (7), which indicates the preferred direction of the winding of the line (11). 1515 6. Langenmeßeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eier Teller (14) mit der Schubstange (9) fest verbunden ist.6. Length measuring device according to claim 5, characterized in that a plate (14) is firmly connected to the push rod (9). 7. Langenmeßeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Teller (14) ein Anschlag-' stück (15) und am Anbaustück (7) ein Gegenstück (16) zur Begrenzung der Drehbewegung des Tellers (14) relativ zum Anbaustück (7) vorgesehen ist, 7. Length measuring device according to claim 6, characterized in that a stop piece (15) is provided on the plate (14) and a counterpart (16) is provided on the attachment piece (7) for limiting the rotational movement of the plate (14) relative to the attachment piece (7) , 2525 8. Langenmeßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubstange (9) Schwachstellen aufweist.8. Length measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the push rod (9) has weak points. 1* Il1* Ill I < II < I ti i ti i
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0875736A1 (en) * 1997-04-30 1998-11-04 Dr. Johannes Heidenhain GmbH Housing member having an integrated plug

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0875736A1 (en) * 1997-04-30 1998-11-04 Dr. Johannes Heidenhain GmbH Housing member having an integrated plug

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