DE9205393U1 - Längenmeßeinrichtung - Google Patents

Description

DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH 12. März 1992

Längenmeßeinrichtung

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

Eine derartige Längenmeßeinrichtung wird insbesondere bei Bearbeitungsmaschinen zur Messung der Relativlage eines Werkzeugs bezüglich eines zu bearbeitenden Werkstücks eingesetzt.

Bei an Bearbeitungsmaschinen eingesetzten Längenmeßeinrichtungen treten Meßungenauigkeiten durch Teilungsfehler, Maschinenfehler und durch temperaturbedingte Meßfehler auf.

Die Kompensation von solchen temperaturbedingten Fehlern ist erforderlich, da in Räumen mit Bearbeitungsmaschinen im allgemeinen keine konstante Temperatur herrscht; ebenso ändern sich die Temperaturen der meisten Bearbeitungsmaschinen während der Bearbeitungsdauer ständig. Da aus Kostengründen

in den seltensten Fällen der Teilungsträger mit der Teilung, der Trägerkörper für den Teilungsträger und das zu messende Objekt in Form des zugehörigen Maschinenteils aus Materialien mit gleichen thermisehen Ausdehungskoeffizienten bestehen, unterliegen bei diesen unvermeidlichen Temperaturänderungen der Teilungsträger, der Trägerkörper und das Maschinenteil unterschiedlichen thermischen Längenänderungen, so daß Meßungenauigkeiten bei der Bearbeitung eines Werkstücks auftreten können, die bei den heutigen Anforderungen an die Bearbeitungsgenauigkeit von Werkstücken nicht mehr tragbar sind. Sehr häufig werden für den Teilungsträger Glas, für den Trägerkörper Aluminium und für das Maschinenteil Stahl oder Grauguß verwendet.

Aus der DE-OS 32 43 966 ist eine Längenmeßeinrichtung bekannt, bei der ein Teilungsträger mit einer Teilung mittels einer elastischen Klebeschicht mit einem Trägerkörper verbunden ist und somit in seiner Mitte einen festen Meßbezugspunkt aufweist, während er bei Temperaturänderungen zu beiden Seiten in Meßrichtung längsverschieblich ist. Der Trägerkörper ist seinerseits einmal an beiden Enden über jeweils ein Längenausgleichselement mit Befestigungselementen verbunden, die starr an einem zu messenden Maschinenteil befestigt sind, und zum anderen in seiner Mitte über ein zusätzliches Befestigungselement starr am Maschinenteil befestigt, so daß der Teilungsträger mit der Teilung bei Temperaturänderungen in seiner Mitte den festen Meßbezugspunkt bezüglich des Maschinenteils beibehält.

Der DE-PS 31 06 701 entnimmt man eine Einrichtung bei einer Längenmeßeinrichtung an einer Bearbeitungsmaschine, bei der zur Kompensation thermischer Längenänderungen eines Maschinenteils ein Dehnelement aus einem Material mit einem höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als demjenigen des Maschinenteils mit seinem einen Ende am Maschinenteil und mit seinem anderen Ende an einem Teilungsträger mit einer Teilung befestigt ist, wobei die thermische Längenänderung des Dehnstabes gleich derjenigen des Maschinenteils ist, so daß die Längenänderung des Maschinenteils von der Meßeinrichtung erfaßt wird.

Die beiden vorgenannten Längenmeßeinrichtungen sind jedoch jeweils nur auf eine spezielle Temperaturkompensation bei einer Bearbeitungsmaschine eingerichtet und daher nicht für andersgeartete Temperaturprobleme an unterschiedlichen Bearbeitungsmaschinen geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Längenmeßeinrichtung der genannten Gattung anzugeben, die bei allen auftretenden Temperaturproblemen an unterschiedlichen Bearbeitungsmaschinen einsetzbar ist.

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

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die vorgeschlagenen Maßnahmen die Längenmeßeinrichtung an alle in der Praxis vorkommenden Temperaturverhältnisse an den unterschiedlichen Bearbeitungsmaschinen bei unterschiedlichen Bearbeitungsvorgängen auf einfache

Weise vom Anwender selbst angepaßt werden kann, so daß auf die verschiedenen Temperaturverhältnisse angepaßte spezielle Langenmeßeinrichtungen entbehrlich sind.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung entnimmt man den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen

Figur 1 eine gekapselte Längenmeßeinrichtung in einer Längsansicht und

Figur 2 die Längenmeßeinrichtung nach Figur 1 in einem Querschnitt.

In den Figuren 1 und 2 ist eine vorzugsweise gekapselte Längenmeßeinrichtung zum Messen der Relativlage zweier Objekte 1, 2 in einer Längsansicht und in einem Querschnitt gezeigt. Im Inneren eines Trägerkörpers 3 in Form eines im Querschnitt U-förmigen Gehäuses ist ein Maßstabträger 4 mit einer Teilung 5 angeordnet, der einmal mittels einer elastischen Klebeschicht 6 mit dem Trägerkörper 3 in Meßrichtung X geringfügig längsverschieblich verbunden und zum anderen mittels eines ersten Fixierelements Fl an einem ersten Fixpunkt Pl an dem Trägerkörper 3 starr befestigt ist. Der Trägerkörper 3 ist seinerseits an dem ersten Objekt 1 in Form eines Schlittens einer nicht dargestellten Bearbeitungsmaschine mittels eines zweiten Fixierelements F2 an einem zweiten Fixpunkt P2 starr befestigt und

mittels dreier Längenausgleichselemente Ll, L2, L3 in Meßrichtung X längsverschieblich verbunden.

Am zweiten Objekt 2 in Form des Bettes dieser Bearbeitungsmaschine ist ein Montagestück 7 in beliebiger Weise befestigt, das über einen doppelschwertförmigen Mitnehmer 8 mit einer Abtasteinheit 9 verbunden ist, die im Inneren des Trägerkörpers 3 die Teilung 5 auf dem Maßstabträgers 4 zur Gewinnung von Positionsmeßwerten für die Relativlage der beiden Objekte 1, 2 abtastet. Das Innere des Trägerkörpers 3 ist gegen Umwelteinflüsse mittels zweier dachförmig geneigter Dichtlippen 10 abgeschirmt, die am doppelschwertförmigen Mitnehmer 8 anliegen.

Zur Kompensation von temperaturbedingten Meßfehlern bei den gewonnenen Positionsmeßwerten aufgrund des jeweiligen Temperaturverhaltens der Bearbeitungsmaschine kann der erste Fixpunkt Pl zwischen dem Maßstabträger 4 und dem Trägerkörper 3 verändert werden, indem eine Reihe von Bohrungen B1-B9 im Trägerkörper 3 und korrespondierende Gewindebohrungen G1-G9 im Maßstabträger 4 für das erste Fixierelement Fl in Form einer Schraube vorgesehen sind. Das erste Fixierelement Fl legt den Meßbezugspunkt der Teilung 5 des Maßstabträgers 4 bezüglich des Trägerkörpers 3 an dem jeweils gewählten ersten Fixpunkt Pl fest.

Zur Kompensation von temperaturbedingten Meßfehlern kann auch der zweite Fixpunkt P2 zwischen dem Trägerkörper 3 und dem ersten Objekt 1 verändert werden. Das zweite Fixierelement F2 besteht aus einem quaderförmigen Metallstück, das in den beiden Endbereichen mittels Schrauben 11 und Gewindebohrungen

12 im ersten Objekt starr befestigt ist. Des weiteren ist das erste Fixierelement Fl im Mittenbereich mittels einer Schraube 13 und einer Mutter 14 in einer Nut 15 des Trägerkörpers 3 starr mit dem Trägerkörper 3 verbunden. Mit den gleichen Elementen sind auch die Längenausgleichselemente L1-L3 mit dem ersten Objekt 1 und dem Trägerkörper 3 verbunden. Diese Längenausgleichselemente L1-L3 bestehen aus dem gleichen quaderförmigen Metallstück wie das zweite Fixierelement, besitzen jedoch im Unterschied zu diesem zwischen dem Mittenbereich und den beiden Endbereichen jeweils einen elastischen Bereich mit mäanderförmigen Einschnitten, so daß eine Längsverschieblichkeit des Trägerkörpers 3 bezüglieh des ersten Objekts 1 in Meßrichtung möglich ist.

Die beiden Fixpunkte Pl und P2 können in einer Ebene senkrecht zur Meßrichtung X liegen, beispielsweise am Anfang oder am Ende bzw. in der Mitte des Meßbereichs. Die beiden Fixpunkte Pl und P2 können in Meßrichtung X auch spezielle gegenseitige Abstände aufweisen, so daß der Trägerkörper 3 die Funktion eines Dehnelements hat, damit die Längenänderung eines Maschinenteils von der Längenmeßeinrichtung erfaßt werden kann.

Die Teilung 5 kann auch auf einem zusätzlichen Teilungsträger (z.B. aus Glas) aufgebracht sein und dieser zusätzliche Teilungsträger z.B. über eine elastische oder feste Kleberschicht mit dem Maßstabträger 4 verbunden sein.

Claims (1)

1. DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH 12. März 1992

   Ansprüche

   1. Langenmeßeinrichtung zur Messung der Relativlage zweier Objekte, bei der die Teilung eines mit dem einen Objekt verbundenen Teilungsträgers von einer mit dem anderen Objekt verbundenen Abtasteinheit abgetastet wird, gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender Merkmale:

   a) Der Maßstabträger (4) mit der Teilung (5) ist an einem ersten Fixpunkt (Pl) innerhalb der Meßlänge fest und ansonsten längsverschieblich mit einem Trägerkörper (3) verbunden;

   b) der Trägerkörper (3) ist an einem zweiten Fixpunkt (2) innerhalb der Meßlänge fest und ansonsten längsverschieblich mit dem einen Objekt (1) verbunden;

   c) der erste Fixpunkt (Pl) und/oder der zweite Fixpunkt (P2) sind innerhalb der Meßlänge 0 veränderlich.

   2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Fixpunkte (Pl, P2) in diskreten Stufen veränderlich sind.

   3. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

   zeichnet, daß wenigstens einer der beiden Fixpunkte (Pl, P2) kontinuierlich veränderlich ist.

   54. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Maßstabtrager 4 der Teilungsträger mit der Teilung (5) befestigt ist.