WO1997004286A1 - Anordnung zur befestigung einer längenmesseinrichtung - Google Patents

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    • G01D5/34707Scales; Discs, e.g. fixation, fabrication, compensation

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for fastening a length measuring device and can be used, for example, for combined positioning and measuring devices in machine tool construction and in general machine construction.
  • positioning and measuring devices are known from the prior art, which enable a length measuring device to be attached to a machine tool.
  • the positioning and measuring devices represent completely independent units that are also manufactured independently of one another (DE-C-27 12 421).
  • the guide of a base frame and the associated slide are usually mounted independently of one another and aligned separately from one another.
  • special prerequisites and conditions must be met in order to bring the positioning device and the measurement system into the operative context.
  • specially machined mounting surfaces must be created on the machine both on the basic bed and on the slide, and special adjustment means are required to align the measuring system with the slide run. The installation of the measuring system on the machine is very time consuming.
  • Another type of measuring system is known from WO 90/02919.
  • a self-adhesive steel tape rule is aligned with the applicator to guide the slide and glued onto the machine bed or a base body.
  • This type of measuring system solution is also very complex to assemble and the basic measuring system accuracy that can be achieved is relatively poor, since the inherent stability of the measuring tape is relatively low, and the slightest mechanical stresses or voltage differences, which are unavoidable during the gluing process, lead to a deterioration in the scale.
  • the object of the invention is to provide an arrangement for fastening a length measuring device, with which simple and time-saving installation of the measuring system, for example on a linear guide unit, is achieved.
  • the measuring process should not be negatively influenced.
  • a scale is positively, detachably and directly coupled to the guide rail directly or via a scale carrier connected to it.
  • the scale or the scale support with its longitudinal edges can be inserted into corresponding recesses made on the guide rail.
  • the recesses and the shaped rail are formed from one piece.
  • the recesses are designed as grooves or folds.
  • the recesses are advantageously formed continuously.
  • the recesses are designed as blocks.
  • the scale is designed as a flexible metal strip and can be aligned and stabilized with respect to the guide rail via the positive connection.
  • the scale is fixed at one point in a form-fitting and detachable manner to the guide rail in the longitudinal direction.
  • the arrangement can be designed in such a way that the scale is fixed at one end to the guide rail.
  • the user is provided with a combination of positioning unit and measuring system as a unit, with which a simple, time-saving and thus cost-effective mounting of the measuring system on machine tools is achieved.
  • the user only has to provide mounting surfaces for the positioning system, since the measuring system installed is already aligned with the management unit.
  • the measuring system is interchangeable as an independent unit, independent of the positioning unit. Thus, in the event of service, both the positioning unit and the measuring system can be replaced independently of one another and can therefore also be repaired independently.
  • Fig. 1 a schematic diagram of the invention
  • a longitudinally movable guide carriage 2 is arranged in a guide rail 1.
  • the guide carriage 2 is firmly connected to a measuring head 3, but detachably, for example via a screw connection.
  • a scale 4 is received by an elongated scale carrier body 5.
  • the scale 4 is advantageously connected to the scale support body 5 via an elastic adhesive.
  • other types of fastening which are generally known to the experts, are also possible.
  • the measuring head 3 is connected to an evaluation unit, not shown, by means of connecting elements generally used in electrical engineering, by means of which the guide carriage is controlled and the measuring signals are evaluated.
  • the scale support body 5 is designed so that it in the longitudinal extension has two contact surfaces 6, 7, for example in the form of folds. In the longitudinal direction there are recesses 8, 9 which are dimensioned in such a way that a form-fitting reception of the scale carrier body, as is customary in precision mechanics, can take place.
  • the recesses 8, 9 can be made in one piece with the guide rail 1, the recesses 8, 9 as a groove or fold can be continuous or interrupted as blocks on the guide rail 1 with fastening methods generally used in measurement technology, for example by means of an adhesive connection.
  • the recesses 8, 9 are designed in the longitudinal direction in such a way that after insertion of the scale support body 5, the measuring system, which consists of the measuring head 3, the scale 4 and the scale support body 5, is adjusted for a measurement.
  • the scale support body 5 is firmly connected to the guide rail 1 via a fastening element 10, for example a screw.
  • the stop elements 11, 12 and 13 are dimensioned in such a way that the measuring head 3, when attached to the guide carriage 2, only rests against the stops in order to ensure the assignment of the measuring head 3 to the scale 4 without further adjustments.
  • the contact surfaces 6, 7 and the recesses 8, 9 are made continuously in the longitudinal direction.
  • the division of the scale 14 is on the scale support body 5 according to FIG. 1 or the body of the scale 14 is so stiff that it has a positive fit in the longitudinal direction, as described in FIG Recesses 8, 9 can slide.
  • the contact surfaces 15, 16 of the scale 14 take over the function of the contact surfaces 6, 7, the scale support body 5, as described in Fig. 1.

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Abstract

Bei einer Anordnung zur Befestigung einer Längenmeßeinrichtung (4) an einer Führungsschiene (1) für einen in Längsrichtung derselben beweglichen Führungsschlitten (2), die einen Maßstab (4) und einen relativ zu diesem beweglichen Meßkopf (3) aufweist, wobei der Meßkopf (3) lösbar mit dem Führungsschlitten (2) verbunden ist, ist der Maßstab (4) direkt oder indirekt über einen mit ihm verbundenen Maßstabträgerköper (5) formschlüssig, lösbar und direkt an die Ausnehmungen (8; 9) der Führungsschiene (1) angekoppelt. Der Maßstab (4) oder der Maßstabträgerkörper (5) ist dabei mit seinen Längskanten (6, 7) in entsprechende an der Führungsschiene (1) angebrachte Ausnehmungen (8; 9) einschiebbar.

Description

Anordnung zur Befestigung einer Längenmeßeinrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Befestigung einer Längenmeßeinrichtung und ist beispielsweise für kombinierte Positionier- und Meßeinrichtungen im Werkzeugmaschinenbau und im allgemeinen Maschinenbau einsetzbar.
Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Positionier- und Meßeinrichtungen bekannt, die eine Befestigung einer Längenmeßeinrichtung an einer Werkzeugmaschine ermöglichen. Dabei stellen die Positionier- und Meßeinrichtungen völlig unabhängige Einheiten dar, die auch unabhängig voneinander hergestellt werden (DE- C-27 12 421) .
An der Positioniereinrichtung einer Werkzeugmaschine v/erden üblicherweise die Führung eines Grundgestelles und der zugehörige Schlitten unabhängig voneinander montiert und getrennt zueinander ausgerichtet. Für eine ordnungsmäßige Erfüllung der Meßaufgabe sind spezielle Voraussetzungen und Bedingungen zu erfüllen, um die Positioniereinrichtung und das Meßsystem in den Wirkzusammenhang zu bringen. Insbesondere müssen an der Maschine sowohl am Grundbett als auch am Schlitten speziell bearbeitete Montageflächen geschaffen werden und für die Ausrichtung des Meßsystems zum Schlittenablauf sind spezielle Justiermittel erforderlich. Der Anbau des Meßsystems an die Maschine ist dabei sehr zeitaufwendig.
So iεt eine spezielle Montagehilfe in Form einer Montageschiene für Meßsysteme in der Firmenschrift "NC- Längenmeßsysteme" der Fa. Heidenhain vom April 1994 bekannt geworden. Diese Montageschiene dient einerseits zur mechanischen Stabilisierung und zum Wärmedehnungsausgleich zwischen dem Maschinengrundgestell und dem Meßsystem und andererseits kann durch diese Montageschiene nach der separaten Montage an das Maschinengrundgestell eine vereinfachte Montage und ein vereinfachtes Auswechseln des Meßsystems zur Montageschiene erreicht werden. Nachteilig ist jedoch, daß diese Montageschiene selbst jedoch nach den gleichen Kriterien wie daε Solomeßsystem an die Maschine montiert und zum Führungsablauf ausgerichtet werden muß, und durch die zusätzliche aufwendige Montageschiene verteuert sich deutlich der Gesamtaufwand.
Eine andere Art von Meßsystemen ist aus der WO 90/02919 bekannt. Hier wird ein εelbstklebender Stahlbandmaßstab über einen Applikator zum Führungsablauf des Schlittenε ausgerichtet und auf das Maschinenbett oder einen Grundkörper aufgeklebt. Auch diese Art der Meßsystemlösung ist sehr montageaufwendig und die erreichbare Meßsystemgrundgenauigkeit ist relativ schlecht, da die Eigenstablität deε Maßbandes relativ gering ist,und geringste mechanische Spannungen oder Spannungsdifferenzen, die beim Aufklebeprozeß unvermeidbar sind, führen zu Maßverschlechterung des Maßstabes.
Ausgehend von dem geschilderten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Befestigung einer Längenmeßeinrichtung zur Verfügung zu stellen, mit der eine einfache und zeitsparende Montage des Meßsystems, an beispielsweise einer Linearführungseinheit, erreicht wird. Der Meßprozeß soll dabei nicht negativ beeinflußt werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemaß bei einer gattungsgemäßen Anordnung zur Befestigung einer Längenmeßeinrichtung dadurch gelöst, daß ein Maßstab direkt oder über einen mit ihm verbundenen Maßstabsträger formschlüssig, lösbar und direkt an die Führungsschiene angekoppelt ist. Gemäß einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung iεt zur Ausbildung deε Formschlusεeε der Maßεtab oder der Maßεtab.träger mit seinen Längskanten in entsprechende an der Führungsschiene angebrachten Ausnehmungen einschiebbar.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Ausnehmungen und die Formschiene aus einem Stück ausgebildet.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die Ausnehmungen als Nut oder Falze ausgebildet.
Vorteilhafterweise sind die Ausnehmungen durchgehend ausgebildet.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Ausnehmungen als Klötze ausgebildet.
Es ist vorteilhaft, daß der Maßstab als biegeschlaffes Metallband ausgebildet und über den Formschluß gegenüber der Führungsschiene ausrichtbar und stabilisierbar iεt.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung iεt der Maßstab an einer Stelle formεchlüεεig und lösbar zur Führungsschiene in Längsrichtung fixiert. Die Anordnung kann so ausgebildet sein, daß der Maßεtab an einem εeiner Enden an der Führungsεchiene fixiert iεt.
Mit der erfindungsgemäßen Löεung wird dem Anwender eine Kombination von Poεitioniereinheit und Meßεyεtem alε eine Baueinheit zur Verfügung gestellt, mit der eine einfache, zeitεparende und damit koεtengünεtige Montage des Meßsystems an Werkzeugmaschinen erreicht wird.
Der Anwender muß nur noch Anbauflächen für das Positioniersystem vorsehen, da das montierte Meßsyεtem bereits zur Führungseinheit ausgerichtet ist. Das Meßsystem iεt dabei alε eigenständige Einheit unabhängig von der Positioniereinheit austauschbar. Somit sind im Servicefall sowohl die Positioniereinheit als auch das Meßsystem voneinander unabhängig austauschbar und damit auch unabhängig reparierbar.
Die Erfindung soll nachstehend anhand einer Prinzipdarstellung noch näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1: eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen
Anordnung , und Fig. 2: eine weitere Ausführungεform der erfindungεgemäßen
Anordnung
Bei der in Fig. 1 schematisch dargestellten Anordnung ist in einer Führungεschiene 1 ein in Längsrichtung beweglicher Führungsschlitten 2 angeordnet.
Der Führungsschlitten 2 ist mit einem Meßkopf 3 feεt, aber lösbar, beispielsweise über eine Schraubverbindung, verbunden.
Ein Maßstab 4 wird von einem längserstreckten Maßstab trägerkörper 5 aufgenommen. Der Maßstab 4 ist vorteilhafterweise über einen elastischen Kleber mit dem Maßstabträgerkörper 5 verbunden. Es εind aber auch andere, der Fachwelt allgemein bekannte Befestigungsarten möglich.
Der Meßkopf 3 iεt über allgemein in der Elektrotechnik übliche Verbindungεelemente mit einer nicht dargestellten Auswerteeinheit verbunden, mittels derer eine Steuerung des Führungsεchlittenε und eine Auswertung der Meßsignale vorgenommen wird.
Der Maßstabträgerkörper 5 ist so ausgebildet, daß er in der Längεerεtreckung zwei Anlageflächen 6, 7, beispielsweise in Form von Falzen, besitzt. In Längsrichtung befinden sich Ausnehmungen 8, 9, die so dimensioniert sind, daß eine wie in der Präzisionsmechanik übliche formschlüssige Aufnahme deε Maßstabtragerkörper erfolgen kann.
Die Ausnehmungen 8, 9 können mit der Führungsschiene 1 aus einem Stück beεtehen, die Ausnehmungen 8, 9 alε Nut oder Falze durchgehend oder unterbrochen als Klötze auf der Führungsεchiene 1 mit allgemein in der Meßtechnik üblichen Befestigungsarten, beispielεweiεe mittelε Klebverbindung, angebracht εein.
Die Auεnehmungen 8, 9 sind in Längεrichtung so ausgeführt, daß nach dem Einschieben des Maßstab trägerkörper 5 das Meßsystem, das aus dem Meßkopf 3, dem Maßstab 4 und dem Maßstabtragerkörper 5 besteht, für eine Messung justiert iεt.
Zur lagestabilen Zuordnung des Maßstabtragerkörper 5 und des Maßεtabes 4 zur Längεführung iεt der Maßstabtragerkörper 5 über ein Befestigungselement 10, beispielsweise eine Schraube, fest mit der Führungsεchiene 1 verbunden.
An dem Führungεschlitten 2 befinden sich drei Anεchlagelemente 11, 12 und 13,mit denen der Führungεεchlitten 2 mit dem Meßkopf verbunden ist.
Die Anεchlagelemente 11, 12 und 13 sind so dimenεioniert, daß der Meßkopf 3 bei der Befeεtigung an dem Führungεschlitten 2 nur an den Anschlägen anliegt, um die Zuordnung des Meßkopfes 3 zum Maßstab 4 ohne weitere Justierungen zu gewährleisten. Das hat die Vorteile, daß vor allem bei großen Serien von Positioniereinrichtungen, die auε der Führungsschiene 1 und dem Führungsεchlitten 2 beεtehen, eine sehr einfache, zuverläεsige und kostengünεtige Montage des Meßsyεtemε in der oder an die Positioniereinheit gegeben iεt. Andererεeits kann das Meßsystem unabhängig von der Positioniereinheit aus- und eingebaut werden.
Aus Fertigungsgründen ist es meist vorteilhaft, wenn die Anlageflächen 6, 7 und die Ausnehmungen 8 , 9 in Längsrichtung durchgehend auεgeführt εind.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungεform befindet sich die Teilung deε Maßstabes 14 auf dem Maßstabtragerkörper 5 gemäß Fig. 1 bzw. ist der Körper des Maßstabes 14 so steif auεgebildet, daß er in Längsrichtung formschlüssig, wie in Fig. 1 beschrieben, in den Ausnehmungen 8, 9 gleiten kann. Die Anlageflächen 15, 16 des Maßstabes 14 übernehmen dabei die Funktion der Anlageflächen 6, 7 , des Maßstabträgerkörpers 5, wie in Fig. 1 beschrieben.

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung zur Befestigung einer Längenmeßeinrichtung, die einen Maßstab (4) und einen relativ zu diesem beweglichen Meßkopf aufweist, an einer Führungsschiene (1) für einen in Längsrichtung derselben beweglichen Führungsschlitten (2) , wobei der Meßkopf lösbar mit dem Führungsschlitten (2) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Maßstab (4) direkt oder über einen mit ihm verbundenen
Maßstabtragerkörper (5) formschlüssig, lösbar und direkt an die Ausnehmungen (8; 9) der Führungsschiene (1) angekoppelt ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausbildung des Formschlusses der Maßstab (4) oder der Maßstabtragerkörper (5) mit seinen Längskanten (6, 7) in entsprechende an der Führungsschiene (1) angebrachte Ausnehmungen (8; 9) einschiebbar ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (8; 9) und die Führungsschiene (2) aus einem Stück bestehen.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (8; 9) als Nut ausgebildet sind.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (8; 9) durchgehend ausgebildet sind.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (8; 9) als Klötze ausgebildet sind.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Maßstab (4) als biegeschlaffes Metallband ausgebildet und über den Formschluß gegenüber der Führungsschiene (1) ausrichtbar und stabilisierbar ist.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Maßstab (4) an einer Längsposition an der Führungsschiene (1) fixiert ist.
9. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Maßstab (4) an einem seiner Enden an der Führungsschiene (1) fixiert ist.
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