CH625337A5

CH625337A5 -

Info

Publication number: CH625337A5
Application number: CH97278A
Authority: CH
Inventors: Alfons Dipl Ing Ernst
Original assignee: Heidenhain Gmbh Dr Johannes
Priority date: 1977-03-22
Filing date: 1978-01-30
Publication date: 1981-09-15
Also published as: JPS53140057A; DE2712422B1; US4169316A; DE2712422C2; GB1591481A; JPS5829842B2; FR2385077A1; FR2385077B1; ATA71278A; AT377084B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Messen von Relativbewegungen von Maschinenteilen, mit einem Massstab und einer an einer Führungsfläche am Massstab geführten Abtasteinheit zum Abtasten des Massstabes, wobei die Abtasteinheit federnd gegen weitere Führungsflächen für die Abtasteinheit gedrückt wird.

Zu derartigen Messeinrichtungen gehören insbesondere die bekannten optischen und elektrischen Längenmesseinrich-tungen.

Beim Betrieb von Werkzeug- oder Messmaschinen entstehen oft Schwingungen und Stösse, die die Messung beeinflussen. Die Beseitigung oder zumindest die Verringerung der Auswirkungen von Schwingungen und Stössen auf ein optisches Gerät ist die Aufgabe, die der Erfindung nach DE-OS 19 00 475 zugrundeliegt. Dort wird eine Anordnung beschrieben, die zur Stabilisierung der Visierlinie eines von einem Beobachter gehaltenen Feldstechers dient. Um den Feldstecher um seine Nickachse in Ruhe zu halten, bedient man sich eines Gegengewichtes und einer federnden Nachführung mit vorzugsweise aperiodischer Dämpfung. Gegengewichte und Dämfpungsglieder sind auch allgemein Stand der Technik zur Minderung der Auswirkungen von Schwingungen und Stössen.

Bei der vorliegenden Erfindung ist jedoch zu beachten, dass für Längenmesseinrichtungen dieser Genauigkeitsklasse und dieser Abmessungen eine Übertragung bekannter deraritger Problemlösungen nicht zu dem geforderten Ergebnis führen kann.

Mit qualitativ hochwertigen Messeinrichtungen lassen sich Genauigkeiten von einigen Mikrometern erzielen.

Wegen des oftmals rauhen Betriebes an Werkzeugmaschinen erfordern solche Messeinrichtungen besonderen Schutz vor mechanischen äusseren Einflüssen und besonderen konstruktiven Aufwand hinsichtlich der Führung der beweglichen Bauteile. Die Abtastbaueinheit ist im allgemeinen über Rollen in einem Hohlprofil geführt und mittels einer kräftigen Feder vorgespannt. Dadurch wird das Abheben der Abtastbaueinheit bei Schwingungen und Stössen verhindert. Bei manchen Messeinrichtungen wird die Abtastbaueinheit aus Gründen der Genauigkeit zumindest in einer Führungsebene direkt am Massstab geführt. Auf diesen Massstab dürfen jedoch keine grossen Andrückkräfte wirken. Zudem dürfen keine grossen Vorspannkräfte auf den Massstab einwirken, um die Reibung zwischen Massstab und Abtasteinheit genügend klein zu halten. Dadurch besteht die Gefahr, dass die Abtasteinheit bei Beschleunigungsspitzen vom Massstab abhebt und dass dadurch Messfehler ent-5 stehen.

Mit dem Abheben der Abtasteinheit bei Schwingungen und Stössen und dem Wiederauftreffen auf den Massstab entsteht auch die Gefahr von mechanischen Beschädigungen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Aufhängevorrichtung für io die Abtasteinheit bei einer Messeinrichtung der vorstehend genannten Art zu schaffen, durch die Auswirkungen von Schwingungen und Stössen auf die Abtasteinheit weitestgehend verhindert werden.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass 15 die Abtasteinheit in Wirkverbindung mit einer Ausgleichsmasse steht, die so bemessen und angeordnet ist, dass die Abtasteinheit auch bei hohen Beschleunigungen in Richtung senkrecht zur Messrichtung mit der Führungsfläche am Massstab in Kontakt steht.

20 Die Abtasteinheit kann einen federbelasteten Andruckhebel aufweisen, und der Andruckhebel kann an seinem freien Ende die Ausgleichsmasse tragen.

Bei einer Abtasteinheit mit einer eine Glühlampe und einen Kondensor enthaltenden Beleuchtungseinheit kann die Sicher-25 heit gegen schädliche Stossbelastungen und Beschädigungen der Glühlampe aufgrund von Schwingungen und durch Stösse hervorgerufenen Beschleunigungsspitzen noch durch federnde Anordnung der Beleuchtungseinheit auf der Abtasteinheit vergrös-sert werden.

3( Besondere Vorteile ergeben sich hierbei, wenn die Halterung für Lampe und Kondensor eine nicht zu kleine Masse aufweist und die Beleuchtungseinheit mit einer Feder aus einem Elastomer mit hoher innerer Dämpfung an der Abtasteinheit befestigt ist.

35 An einem Ausführungsbeispiel soll anhand der Zeichung die Erfindung noch näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Längenmesseinrichtung in vereinfachter Darstellung;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Längenmesseinrichtung 40 in vereinfachter Darstellung.

An einem nur angedeuteten Maschinenbauteil 1 (Fig. 1) ist ein Hohlprofil 2 mit Schrauben 3 befestigt. Innerhalb des Hohlprofiles 2 ist ein Massstab 4 angebracht. Eine Abtasteinheit 5 mit der Masse M stützt sich im Inneren des Hohlprofiles 2 an 45 Führungsflächen 2' und 2" sowie am Massstab 4 ab. Mit einer kräftigen Feder 6 wird ein ausreichender Andruck der Abtasteinheit 5 über die Rolle 5' an die Führungsfläche 2' erzielt. Eine Kupplung 7 (Fig. 2) verbindet die Abtasteinheit 5 mit einem Mitnehmer 7', der in nicht dargestellter Weise an einem weite-50 ren, ebenfalls nicht dargestellten Maschinenbauteil befestigt ist, welches zu dem Maschinenbauteil 1 die zu messende Relativbewegung ausführt. Durch Dichtlippen 8, die den schwertförmig ausgebildeten Mitnehmer 7' umschliessen, wird der Innenraum des Hohlprofiles 2 nach aussen abgedichtet.

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In Fig. 2ist die gleiche Messeinrichtung längsseitig aufgeschnitten. Die Abtasteinheit 5 stützt sich über Gleitflächen 5" am Massstab 4 ab. Die Andruckkraft für die Abtasteinheit 5 an den Massstab 4 liefert eine Feder 9, die einen an der Abtastein-60 heit 5 angelenkten Andruckhebel 10 über eine Rolle 11 gegen die Führungsfläche 2" drückt. Um eine grosse Sicherheit gegen Abheben und Messfehler bei Schwingungen und Stössen zu erzielen, müsste die Abtasteinheit 5 mit möglichst grosser Kraft an den Massstab 4 gepresst werden. Da jedoch der Massstab 4 ein 65 hochpräzises Messnormal darstellt, dürfen keine grossen Kräfte auf ihn einwirken ; auch darf die Reibung zwischen Massstab 4 und Abtasteinheit 5 nicht gross sein. Der Andruckhebel 10 weist an seinem freien Ende eine Ausgleichsmasse 12 mit der

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Masse m auf, wobei die Längen der Hebelarme a und b des Andruckhebels 10 so bemessen sind, dass die Gleichung a ■ M=b • m erfüllt ist.

Wirkt eine Kraft F senkrecht zur Messrichtung in Richtung des Pfeiles in Fig. 2 auf die Abtasteinheit 5, so ergibt sich am Andruckhebel 10 ein rechtsdrehendes Moment x ■ a • M. Da jedoch die Ausgleichsmasse 12 mit der gleichen Beschleunigung x beschleunigt wird, entsteht hier ein linksdrehendes Moment x • b • m, welches dem rechtsdrehenden Moment x • a • M entgegenwirkt.

Bei der dargestellten optischen Längenmesseinrichtung liefert eine Beleuchtungseinheit 13 paralleles Licht, das durch ein

Strichgitter auf dem Massstab 4 und durch ein gleichartiges Gitter der Abtasteinheit 5 fällt. Das durch die Gitter modulierte Licht fällt auf einen hinter dem Massstab 4 liegenden Detektor 5a. Die vom Detektor 5a abgegebenen elektrischen Signale 5 werden in bekannter Weise aufsummiert, und die Summe der Signale ist ein Mass für den gemessenen Weg.

Zur Erhöhung der Unempfindlichkeit der Messeinrichtung gegen Stösse kann zusätzlich die Beleuchtungseinheit 13, bestehend aus Lampe 14 und Kondensor 15, federnd auf die Abtast-i0einheit 5 aufgebaut sein, wobei es günstig ist, die Masse der Beleuchtungseinheit 13 nicht zu klein zu halten und als Feder 16 ein Elastomer mit hoher innerer Dämpfung zu verwenden.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Einrichtung zum Messen von Relativbewegungen von Maschinenteilen, mit einem Massstab und einer an einer Führungsfläche am Massstab geführten Abtasteinheit zum Abtasten des Massstabes, wobei die Abtasteinheit federnd gegen weitere Führungsflächen für die Abtasteinheit gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtasteinheit (5) in Wirkverbindung mit einer Ausgleichsmasse (12) steht, die so bemessen und angeordnet ist, dass die Abtasteinheit (5) auch bei hohen Beschleunigungen in Richtung senkrecht zur Messrichtung mit der Führungsfläche (4') am Massstab (4) in Kontakt steht.

2. Messeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtasteinheit (5) einen federbelasteten Andruckhebel (10) aufweist, und dass der Andruckhebel (10) an seinem freien Ende die Ausgleichsmasse (12) trägt.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Messeinrichtung nach Anspruch 1 mit einer eine Beleuchtungseinheit aufweisenden Abtasteinheit, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinheit (13) federnd und gedämpft auf der Abtasteinheit (5) angeordnet ist.

4. Messeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinheit (13) mit einer Feder (16) aus einem Elastomer mit hoher innerer Dämpfung an der Abtasteinheit (5) befestigt ist.