DD224655A1 - CAPSUED LENGTH MEASURING DEVICE - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine gekapselte Laengenmesseinrichtung, insbesondere Mittel zur Befestigung des Messsystems an Maschinen, mit dem Ziel, die Genauigkeit der Messeinrichtung und den Gebrauchswert zu erhoehen. Aufgabe ist es, Mittel vorzusehen, mit denen die Messeinrichtung an der Maschine in unterschiedlichen Anschraublagen spannungs-, verzugs- und zwangskraeftefrei befestigbar ist. Die Messeinrichtung umfasst eine Messteilung und eine Abtastbaueinheit, die in einem langgestreckten, an den Stirnseiten durch Abschlussdeckel verschlossenen Hohlkoerper angeordnet sind. Die Abschlussdeckel sind ueber ein elastisches Zwischenstueck mit jeweils einem Befestigungsblock verbunden, wobei an drei orthogonalen Flaechen eines jeden Befestigungsblockes Mittel zur Befestigung an der Maschine vorgesehen sind. Der Hohlkoerper besitzt an drei orthogonalen Laengsflaechen Nuten zur Aufnahme von elastisch wirkenden Befestigungsmitteln. Fig. 1The invention relates to an encapsulated length measuring device, in particular means for attaching the measuring system to machines, with the aim of increasing the accuracy of the measuring device and the utility value. The task is to provide means by which the measuring device on the machine in different mounting positions tension, distortion and zwangskraeftefrei can be fastened. The measuring device comprises a measuring graduation and a Abtastbaueinheit, which are arranged in an elongated, closed at the end sides by end cover hollow body. The end caps are connected via an elastic intermediate piece, each with a mounting block, being provided on three orthogonal surfaces of each mounting block means for attachment to the machine. The hollow body has at three orthogonal Laengsflaechen grooves for receiving elastically acting fasteners. Fig. 1
Description
Titel; Gekapselte Iangenmeßeinrichtung Title ; Encapsulated long-measuring device
Die Erfindung bezieht sich auf eine gekapselte Längenmeßeinrichtung, insbesondere auf Mittel zur Befestigung des Meßs^stems an einer Werkzeug- oder Meßmaschine·The invention relates to an encapsulated length measuring device, in particular to means for fastening the measuring element to a tool or measuring machine.
Charakteristik der bekannten technischen Losungen Aus der DD-PS 122584 ist eine Längenmeßeinrichtung zum Messen und Einstellen der Relativlage zweier Objekte, z.B· eines Bettes und eines Schlittens einer Maschine, be- kannt, bei welcher eine Meßteilung und eine Abtastbaueinheit in einem langgestreckten Hohlkörper untergebracht sind, welcher an seinen Stirnseiten durch Winkelteile abgeschlossen ist. Dabei wird jeweils ein Schenkel eines Winkelteiles, der gelenkig an dem jeweiligen Winkelteil angeordnet ist, an der Maschine befestigt. Characteristic of the Known Technical Solutions From DD-PS 122584 a length measuring device is known for measuring and adjusting the relative position of two objects, eg a bed and a carriage of a machine, in which a measuring graduation and a scanning unit are accommodated in an elongate hollow body , which is closed at its ends by angle pieces. In each case, one leg of an angle part, which is arranged articulated to the respective angle part, attached to the machine.
Diese Lösung besitzt erhebliche Nachteile. So ist ein Ausgleich von Ungenauigkeiten der Anschraubfläche an der Maschine oder an der Meßeinrichtung und von Lageungenauigkeiten der Längenmeßeinrichtung nur in einer Ebene möglich. Bei Verwindung der Anschraubflächen erfolgt kein derartiger Ausgleich, und es wirken Zwangskräfte auf die gesamte Meßeinrichtung ein. Außerdem ist mit den Winkelteilen nur eine Anschraublage realisierbar. Bei Temperaturschwankungen erfolgt kein Längenausgleich zwischen Längenmeßeinrichtung und Maschine.This solution has significant disadvantages. Thus, a compensation of inaccuracies of the mounting surface on the machine or on the measuring device and position inaccuracies of the length measuring only in one plane is possible. When twisting the mounting surfaces no such compensation, and there are constraining forces on the entire measuring device. In addition, only a screw-on position can be realized with the angle parts. In the case of temperature fluctuations there is no length compensation between the length measuring device and the machine.
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Bei der Längenmeßeinrichtung nach DE-AS 2630880 sind als Befestigungselemente an einem Ende eines die Meßteilung und die Abtastbaueinheit einschließenden Hohlkörpers zwei quer zur Meßrichtung hintereinander fest angebrachte Kugeln und am gegenüberliegenden Ende des Hohlkörpers eine etwa in der Mitte zwischen den vorgenannten Kugeln angeordnete kippbare Kugelscheibe vorgesehen, so daß eine Art Dreipunktauflage verwirklicht ist.In the length measuring device according to DE-AS 2630880 are provided as fastening elements at one end of the measuring graduation and the Abtastbaueinheit enclosing hollow body two transverse to the measuring direction successively fixed balls and at the opposite end of the hollow body arranged approximately in the middle between the aforementioned balls tiltable spherical disc, so that a kind of three-point support is realized.
Bei dieser Einrichtung ist ein Ausgleich der Ungenauigkeiten der Anschraubfläche der Maschine - bzw. Meßeinrichtung nur bedingt in zwei Freiheitsgraden möglich. Beim Festspannen mittels Schrauben entsteht jedoch bedingt durch die Richtung der Gewindebohrung für die Schraube bezogen auf die Anschraubfläche bzw. durch die Richtung der Bohrung im Anschraubblock, speziell an den Befestigungselementen mit nur einer Kugelscheibe eine Verspannung, durch welche Zwangskräfte auf die Meßeinrichtung ausgeübt werden. Desweiteren erfolgt kein Längenausgleich zwischen Maschine und Längenmeßeinrichtung bei Temperaturschwankungen.In this device, a compensation of the inaccuracies of the mounting surface of the machine - or measuring device is possible only conditionally in two degrees of freedom. When tightening by means of screws, however, arises due to the direction of the threaded hole for the screw relative to the Anschraubfläche or through the direction of the bore in Anschraubblock, especially on the fasteners with only a spherical disk a strain, by which constraining forces are exerted on the measuring device. Furthermore, there is no length compensation between the machine and the length measuring device with temperature fluctuations.
Weiterhin bekannt ist eine Befestigung einer Meßeinrichtung an einer Maschine mittels an den Stirnseiten des Hohlkörpers der Meßeinrichtung angeordneter Doppelwinkel oder 'fester Endstücke (Druckschrift der Fa. Mituto^o, JP, Katalog-Nr. E-529 (2)D, "Digitales Längenmeßs^stem Linear Scale, Serie 529)· Hierbei sind zwar zwei Anschraublagen für das Heßs^stem vorgesehen, aber beim Anschrauben werden die Ungenauigkeiten der Anschraubflächen und Lageungenauigkeiten der Meßeinrichtung voll auf das Meßs^stem übertragen. Es wirken Zwangskräfte auf die Längenmeßeinrichtung ein und bei Temperaturunterschieden und -Schwankungen ist ein Längenausgleich nicht gegeben.Also known is an attachment of a measuring device to a machine by means arranged at the end faces of the hollow body of the measuring device double angle or 'fixed end pieces (document by Mituto, JP, catalog No. E-529 (2) D, "Digital Längenmeßs ^ stem Linear Scale, Series 529) · Although two screw-on supports are provided for the Hoses, the inaccuracies of the mounting surfaces and positional inaccuracies of the measuring device are fully transferred to the measuring system when screwed in. Forcing forces act on the length-measuring device Temperature differences and fluctuations, a length compensation is not given.
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Es ist Ziel der Erfindung, die Genauigkeit der Längenmeßeinrichtung im eingebauten Zustand und damit den Gebrauchswert zu erhöhen und einen vielseitigen Anwendungsbereich derselben zu erzielen.It is an object of the invention to increase the accuracy of the length measuring device in the installed state and thus the utility value and to achieve a versatile range of application thereof.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer gekapselten Längenmeßeinrichtung Mittel vorzusehen, mit denen diese an einer Maschine in unterschiedlichen Anbaulagen spannungs-, Verzugs- und zwangskräftefrei befestigt werden kann und mit denen die Meßeinrichtung vom Temperaturgang der Maschine und / oder des Meßobjektes entkoppelbar ist.The invention has for its object to provide means for an encapsulated length measuring means with which these tension on a machine in different mounting positions, distortion and forcible forces can be attached and with which the measuring device from the temperature coefficient of the machine and / or the measurement object can be decoupled.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer gekapselten Längenmeßeinrichtung, umfassend eine Meßteilung und eine dazu relativ bewegbare Abtastbaueinheit, wobei Meßteilung und Abtastbaueinheit in einem langgestreckten Hohlkörper angeordnet sind, welcher an seinen Stirnseiten durch je einen Abschlußdeckel abgeschlossen ist, dadurch gelöst, daß die Abschlußdeckel des Hohlkörpers über mindestens ein elastisches Zwischenstück mit jeweils einem Befestigungsblock verbunden sind, wobei an drei orthogonalen Flächen eines jeden Befestigungsblockes Mittel zur elastischen Befestigung an der Maschine vorgesehen sind, und daß der Hohlkörper an drei zueinander orthogonalen Längsflächen Nuten zur Aufnahme von elastisch wirkenden Befestigungsmitteln besitzt.According to the invention this object is achieved in an encapsulated length measuring device comprising a measuring graduation and a relatively movable Abtastbaueinheit, wherein measuring graduation and Abtastbaueinheit are arranged in an elongated hollow body, which is closed at its front sides by a respective end cover, achieved in that the end cover of the hollow body over at least one elastic intermediate piece are each connected to a mounting block, being provided on three orthogonal surfaces of each mounting block means for elastic attachment to the machine, and that the hollow body has three mutually orthogonal longitudinal surfaces grooves for receiving elastically acting fasteners.
Um einen umfassenden Ausgleich von Ungenauigkeiten und Relativbewegungen zwischen Maschine und Meßeinrichtung zu erzielen, ist es vorteilhaft, daß ein Abschlußdeckel durch ein, Ungenauigkeiten und Relativbewegungen in zwei Iteiheitsgraden ausgleichendes, elastisches Zwischenglied und der andere Abschlußdeckel durch ein, Ungenauigkeiten und Relativbewegungen in vier Freiheitsgraden ausgleichendes, elastisches Zwischenglied mit dem Befestigungsblock verbunden sind.In order to achieve a comprehensive compensation of inaccuracies and relative movements between the machine and measuring device, it is advantageous that a cover by a, compensating inaccuracies and relative movements in two degrees of Integrity, elastic intermediate member and the other end cover by one, inaccuracies and relative movements in four degrees of freedom balancing, elastic intermediate member are connected to the mounting block.
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Ss ist vorteilhaft, wenn das elastische Zwischenstück ein biegeelastischer Stift ist, der mit seinem einen Ende mit dem Abschlußdeckel und mit seinem anderen Ende mit dem Befestigungsblock fest verbunden ist· Eine weitere vorteilhaft Ausführung ergibt sich, wenn als elastisches Zwischenstück eine mit Durchbrüchen versehene Membran aus Metall, Gummi oder Plaste vorgesehen ist, welche vorzugsweise durch Schrauben am Abschlußdeckel und Befestigungsblock befestigt ist·It is advantageous if the elastic intermediate piece is a flexurally elastic pin which is firmly connected at one end to the end cover and at the other end to the fastening block. A further advantageous embodiment results if the elastic intermediate piece is an apertured membrane Metal, rubber or plastic is provided, which is preferably secured by screws on the end cap and mounting block ·
Es ist ferner vorteilhaft, daß das elastische Zwischenstück ein Bauteil, bestehend aus zwei Flanschen und einem diese verbindenden, biegeelastischen. Steg, ist, welches mit einem Plansch mit dem Befestigungsblock.verbunden ist·It is also advantageous that the elastic intermediate piece a component consisting of two flanges and a connecting, bending elastic. Jetty, which is connected with a splat with the mounting block.
Gemäß einer weiteren Ausführung sind Abschlußdeckel und Befestigungsblock ein Bauteil mit dazwischen angeordnetem Steg. Zur Vermeidung der Durchbiegung, insbesondere bei langen Hohlkörpern, ist es von Vorteil, daß je nach Länge des Hohlkörpers ein oder mehrere Befestigungswinkel an der Maschine vorgesehen sind, die durch in die Nuten des Hohlkörpers eingreifende Nutenstein und Schrauben über elastische Zwischenlagen mit der Längenmeßeinrichtung in deren Längserstreckung relativ beweglich verbunden sind.According to a further embodiment, the end cap and the mounting block are a component with a web arranged therebetween. To avoid deflection, especially in long hollow bodies, it is advantageous that, depending on the length of the hollow body, one or more mounting brackets are provided on the machine by engaging in the grooves of the hollow body nut and screws on elastic liners with the length in their Longitudinal extension are relatively movably connected.
Dabei ist es weiterhin vorteilhaft, daß als elastische Zwischenlagen reibungsarme Platten aus Metall, Kunststoff oder Gummi oder in die Befestigungswinkel eingesetzte, profilierte Elemente aus Gummi oder Kunststoff vorgesehen sind.It is also advantageous that low friction plates made of metal, plastic or rubber or inserted into the mounting bracket, profiled elements made of rubber or plastic are provided as elastic intermediate layers.
Bei dem mit seinen Befestigungsblöcken und gegebenenfalls mit den Befestigungswinkeln an der Maschine vorteilhaft durch Schrauben befestigten, durch den allseitig geschlossenen Hohlkörper gegen Umwelteinflüsse abgekapselten Längenmeßs^stem erfolgt durch die zwischen den Abschlußdeckeln und den Befestigungsblöcken angeordneten elastischen Zwischenstücken ein Lage- und Längenausgleich in mehreren Freiheitsgraden zwischen Maschine und Meßeinrichtung in allenIn the advantageous with its mounting blocks and optionally with the mounting brackets on the machine fixed by screws, encapsulated by the all-round hollow body against environmental influences ^ length measurement takes place by the arranged between the end caps and the mounting blocks elastic spacers a position and length compensation in several degrees of freedom between Machine and measuring device in all
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vorgesehenen Anschraublagen der Meßeinrichtung an der Maschine· Diese werden dadurch erreicht, daß an drei orthogonalen Flächen der Befestigungsblöcke Mittel zum Anschrauben an der Maschine vorgesehen sind. In allen diesen Anschraublagen wird eine spannungs-, Verzugs- und zwangskräftefreie Befestigung der Meßeinrichtung an der Maschine realisiert·These are achieved by providing means for screwing onto the machine on three orthogonal surfaces of the mounting blocks. In all these screw-on positions, a tension, draft and force-free fastening of the measuring device to the machine is realized.
Ein weiterer Vorteil besteht in der Vereinfachung und Verbesserung der Montage durch die Möglichkeit der Justierlagefixierung in allen Anbaulagen· Die bei der Fertigung des Hohlkörpers, der Abschlußdeckel und der Befestigungsblöcke einzuhaltenden Genauigkeiten können wesentlich vermindert werden, da stets ein Lageausgleich über die angeordneten Zwischenstücke und -lagen erfolgt·Another advantage consists in the simplification and improvement of the assembly by the possibility of Justierlagefixierung in all mounting positions · The to be complied with in the manufacture of the hollow body, the end cover and the mounting blocks accuracies can be significantly reduced, as always a position compensation on the arranged intermediate pieces and layers he follows·
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden· In der Zeichnung zeigenThe invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment
Fig. 1 eine komplette gekapselte Längenmeßeinrichtung,1 is a complete encapsulated length measuring device,
Fig. 2 einen Schnitt A-A durch ein Ende der Meßeinrichtung nach Fig. 1,2 shows a section A-A through one end of the measuring device according to Fig. 1,
Fig· 3 einen Schnitt B-B durch das andere Ende der Meßeinrichtung nach Fig. 1,3 shows a section B-B through the other end of the measuring device according to FIG. 1, FIG.
Fig. 4 einen Schnitt C-C durch die Meßeinrichtung nach Fig. 1,4 shows a section C-C through the measuring device according to Fig. 1,
Fig. 5 eine Ansicht auf D-D ein elastisches Zwischenstück als Metallmembran,5 is a view of D-D an elastic intermediate piece as a metal membrane,
Fig· 6 eine Ansicht auf ein elastisches Zwischenstück aus Gummi oder Plast,6 is a view of an elastic intermediate piece made of rubber or plastic,
Fig. 7 eine Ansicht auf einen. Befestigungsblock,7 is a view of a. Mounting block,
Fig. 8 Abschlußdeckel und Befestigungsblock als ein Bauteil,8 end cap and mounting block as a component,
Fig. 9 ein eingeschweißtes elastisches Zwischenstück Fig. 10 ein Zwischenstück mit zwei Flanschen,9 a welded-in elastic intermediate piece FIG. 10 an intermediate piece with two flanges, FIG.
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Fig. 11 die Befestigung des Hohlkörpers an einer Längs-11 the attachment of the hollow body to a longitudinal
flache mit elastischen Zwischenlagen, Fig. 12 die Befestigung des Hohlkörpers an einer Längs-flat with elastic intermediate layers, Fig. 12 the attachment of the hollow body to a longitudinal
fläche mit profilierten Elementen und Fig. 13 eine Aufsicht auf Fig. 12.surface with profiled elements, and FIG. 13 is a plan view of FIG. 12.
Die in Fig. 1 dargestellte gekapselte Längenmeßeinrichtung umfaßt einen biegesteifen Hohlkörper 1, in welchen sich, (nicht dargestellt) eine Meßteilung und eine Abtastbaueinheit befinden und welcher an seinen Enden durch je einen Abschlußdeckel 2; 3 hermetisch abgeschlossen ist. Ein Abschlußdeckel 2 ist über ein elastisches Zwischenstück 4, z.B. einen biegeelastischen Stift (Fig. 2) mit einem Befestigungsblock 5 elastisch verbunden, wobei das Zwischenstück. 4, wie in Fig.2 dargestellt, im Abachlußdeckel 2 und im Befestigungsblock 5 eingepreßt oder, wie in Fig. 9 dargestellt, eingeschweißt sein kann. Dieses Zwischenstück 4 gewährleistet eine relative Beweglichkeit zwischen Abschlußdeckel 2 und Befestigungsblock in zwei Freiheitsgraden. Der andere Abschlußdeckel 3 am anderen Ende des Hohlkörpers 1 ist über ein weiteres elastisches Zwischenstück 6, z.B. eine Membran aus Gummi oder Plaste (Fig. 5) oder aus Metall (Fig. 6), mit einem weiteren Befestigungsblock 7 elastisch bewegbar in vier Freiheitsgraden verbunden. Diese Beweglichkeit wird durch zweckmäßig gestaltete und angeordnete Durchbrüche 8 in dem Zwischenstück 6 realisiert. Vorteilhaft ist dieses Zwischenstück 6 durch Schrauben "9; 10 sowohl mit dem Abschlußdeckel 3 als auch mit dem Befestigungsblock 7 verbunden.The encapsulated length measuring device shown in Figure 1 comprises a rigid hollow body 1, in which, (not shown) are a measuring graduation and a Abtastbaueinheit and which at its ends by a respective end cap 2; 3 hermetically sealed. An end cover 2 is elastically connected via an elastic intermediate piece 4, for example a flexurally elastic pin (FIG. 2), with a fastening block 5 , wherein the intermediate piece. 4, as shown in Fig.2, pressed in Abachlußdeckel 2 and in the mounting block 5 or, as shown in Fig. 9, can be welded. This spacer 4 ensures a relative mobility between the end cover 2 and mounting block in two degrees of freedom. The other end cap 3 a m the other end of the hollow body 1 is elastically movable in four degrees of freedom with another attachment block 7 via a further elastic intermediate piece 6, for example a membrane made of rubber or plastic (Fig. 5) or metal (Fig connected. This mobility is realized by appropriately designed and arranged openings 8 in the intermediate piece 6. Advantageously, this intermediate piece 6 is connected by screws "9, 10 both to the end cap 3 and to the mounting block 7.
An den Befestigungsblöcken 5 und 7 sind an drei orthogonalen Flächen Mittel 11; 12 vorgesehen, in die Schrauben zur Befestigung der Meßeinrichtung an der Anschraubfläche einer Maschine 13 eingreifen.On the mounting blocks 5 and 7 are on three orthogonal surfaces means 11; 12 provided, engage in the screws for fastening the measuring device to the mounting surface of a machine 13.
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Wie in Fig· 10 dargestellt, kann das elastische Zwischenstück ein Bauteil sein, welches aus zwei Planschen 14; 15 und einem diese verbindenden, biegeelastischen Steg 16 besteht und welches mit seinem einen Flansch 14· am Befestigungsblock 5 und mit dem anderen Flansch 15 am Abschlußdeckel 2 mittels Schrauben 17; 18 befestigt ist.As shown in Fig. 10, the elastic intermediate piece may be a member consisting of two splatters 14; 15 and one connecting them, flexurally elastic web 16 and which with its one flange 14 · on the mounting block 5 and with the other flange 15 on the end cover 2 by means of screws 17; 18 is attached.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 8 bilden ein Abschlußdeckel 19 und der Befestigungsblock 20 gemeinsam mit einem durch Werkstoffaussparungen hergestellten Steg 21 ein einziges Bauteil. Der Abschlußdeckel 19 ist z.B. durch Schrauben 22 am Hohlkörper 1 befestigt.In the embodiment of FIG. 8 form a cover plate 19 and the mounting block 20 together with a web made by material recesses 21 a single component. The end cap 19 is e.g. fastened by screws 22 on the hollow body 1.
Um eine Durchbiegung insbesondere langer Hohlkörper 1 in den verschiedenen Anschraublagen des ließs^stems zu verhindern, besitzt der Hohlkörper 1 an drei orthogonalen Flächen längsverlaufende Nuten 23; 24; 25; 26 (Figuren 1, 4, 11 und 12) zur Aufnahme von Befestigungsmitteln 27, z.B. Nutensteine, in die Schrauben 28 eingreifen. Durch diese Schrauben 28 wird der Hohlkörper 1 unter Zwischenschaltung elastischer Zwischenlagen 29; 30 in Form von reibungsarmen Platten (Fig.4 und 11) oder in die Befestigungswinkel 31 eingesetzter Elemente aus Gummi oder Kunststoff (Fig. 12 und 13) an den Befestigungswinkeln 31 angeschraubt, die an der Anschraubfläche der Maschine 13 befestigt werden. Durch diese Art der Befestigung des Hohlkörpers 1 unter Verwendung dieser elastischen Zwischenlagen 29; 30 werden Durchbiegungen des Hohlkörpers 1 und eine Schwingungsübertragung auf das Längenmeßsjstem verhindert, jedoch gleichzeitig eine Längsνerschiebbarkeit gewährleistet, die die Notwendigkeit ist, um durch Temperatureinflüsse bedingte Relativverschiebungen zwischen Teilen unterschiedlichen Werkstoffs zu ermöglichen. Ebenso wird durch die elastischen Zwischenlagen 29; 30 verhindert, daß durch Befestigungswinkel y\ Spannungen auf den Hohlkörper 1 und damit auf das Meßs^stem übertragen werden.In order to prevent a deflection in particular long hollow body 1 in the various screw-on positions of the letstems, the hollow body 1 has longitudinal grooves 23 on three orthogonal faces; 24; 25; 26 (Figures 1, 4, 11 and 12) for receiving fasteners 27, such as nuts, engage in the screw 28. By these screws 28, the hollow body 1 with the interposition of elastic intermediate layers 29; 30 in the form of low-friction plates (Figures 4 and 11) or inserted into the mounting bracket 31 elements of rubber or plastic (Figures 12 and 13) screwed to the mounting brackets 31 which are attached to the mounting surface of the machine 13. By this type of attachment of the hollow body 1 using these elastic intermediate layers 29; 30 deflections of the hollow body 1 and a vibration transmission to the Längenmeßsjstem be prevented, but at the same time ensures a Längsverziebbarkeit, which is the need to allow for temperature-induced relative displacements between parts of different material. Likewise, by the elastic intermediate layers 29; Prevents 30 be transferred by mounting angle y \ voltages on the hollow body 1 and thus on the Meßs ^ stem.
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