CH646086A5

CH646086A5 - DEVICE FOR CORRECTING GEOMETRIC MACHINE ERRORS.

Info

Publication number: CH646086A5
Application number: CH1012879A
Authority: CH
Inventors: Klaus-Dieter Trepte; Norbert Stoppok; Dieter Bergmann; Siegfried Recklies
Original assignee: Werkzeugmasch Heckert Veb
Priority date: 1978-11-14
Filing date: 1979-11-13
Publication date: 1984-11-15
Also published as: GB2037431A; DD142522A1; DD142522B1; HU186730B; CS231556B1; FR2441462A1; DE2935056A1; GB2037431B; FR2441462B1

Description

Die Erfindung dient dem Ziel, eine Einrichtung zur Korrektur geometrischer Maschinenfehler bei Koordinatenmaschinen hoher Genauigkeit, die entlang einer oder mehrerer beliebiger Messachsen mit translatorischen Messsystemen ausgerüstet sind, mit geringem Aufwand zu realisieren. The aim of the invention is to implement a device for correcting geometric machine errors in coordinate machines of high accuracy, which are equipped with translatory measuring systems along one or more arbitrary measuring axes, with little effort.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einrichtung so auszubilden, dass die Korrektur der relativen Lage von Massstab und Messkopf mit Hilfe mechanischer Mittel durch eine hochgenau defmierbare Auslenkung erfolgen kann. The invention is based on the object of designing the device in such a way that the relative position of the scale and measuring head can be corrected with the aid of mechanical means by means of a deflection which can be precisely defined.

Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass an einer Grundplatte paarweise Blattfedern angeordnet sind, welche an ihrer Oberseite eine Oberplatte aufnehmen, die einen Teil des translatorischen Messsystems trägt, und dass an der Oberplatte weitere Blattfedern geringerer Federsteife angeordnet sind, welche an ihrem unteren Ende eine Platte tragen, die einerseits über einen in der Grundplatte gelagerten Bolzen einen Hebel führt, der über eine Rolle am Korrekturlineal anliegt, anderseits eine weitere Rolle in einem Drehpunkt aufnimmt, die mit dem Hebel in Wirkverbindung steht, so dass ein Korrekturwert Si des Korrekturlineals auf die weitere Rolle übertragbar ist. This is achieved according to the invention in that leaf springs are arranged in pairs on a base plate, which receive on their upper side an upper plate that carries part of the translational measuring system, and that further leaf springs of lower spring stiffness are arranged on the upper plate, which have a plate at their lower end wear, which on the one hand guides a lever via a bolt mounted in the base plate, which lies against the correction ruler via a roller, and on the other hand picks up another roller in a pivot point that is in operative connection with the lever, so that a correction value Si of the correction ruler is applied to the other Role is transferable.

Der vom Korrekturlineal über die Rolle eingegebene Korrekturwert Sx führt zu einer Auslenkung der paarweise angeordneten Blattfedern geringerer Federsteife, was eine Auslenkung der paarweise angeordneten Blattfedern grösserer Federsteife hervorruft und eine gewollte Relativbewegung mit einem Korrekturwert S2 zwischen dem Massstab und dem Messkopf des translatorischen Messsystems realisiert. The correction value Sx entered by the correction ruler via the roller leads to a deflection of the leaf springs of less spring stiffness arranged in pairs, which causes a deflection of the leaf springs of greater spring stiffness arranged in pairs and realizes a desired relative movement with a correction value S2 between the scale and the measuring head of the translational measuring system.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Relativbewegung zwischen dem translatorisch bewegten Massstab und dem auf der Oberplatte angeordneten Messkopf durch den, dem Korrekturlineal als Weginformation zugeordneten Korrekturwert Sj bestimmt und senkrecht zur Vorschubrichtung über den drehbar gelagerten Hebel in den Korrekturwert S2 transformiert. Die Speicherung des positionsgebundenen Korrekturwertes Sx ist mit Hilfe an sich bekannter Einrichtungen, wie eines zur Vorschubrichtung geschwenkten Korrekturlineals möglich. Es ist aber auch in zweckmässiger Ausbildung der Erfindung möglich, ein Korrekturlineal aus mehreren zusammenhängenden, in Vorschubrichtung einzeln schwenkbaren Einzelstücken zu bilden und bei geringer Steife mit einem Trägerlineal hoher Steife mittels geeigneter Verstell- und Klemmelemente zu paaren. According to a preferred embodiment of the invention, the relative movement between the translationally moved scale and the measuring head arranged on the top plate is determined by the correction value Sj, which is assigned to the correction ruler as path information, and is transformed into the correction value S2 perpendicular to the feed direction by the rotatably mounted lever. The storage of the position-related correction value Sx is possible with the aid of devices known per se, such as a correction ruler pivoted to the feed direction. However, it is also possible in an expedient embodiment of the invention to form a correction ruler from a plurality of contiguous individual pieces which can be pivoted individually in the direction of advance, and to couple it with a support ruler of high stiffness by means of suitable adjusting and clamping elements with low rigidity.

Dadurch ist es möglich, die an sich bekannte Methode der mechanischen Bearbeitung eines Korrekturlineals, senkrecht zur Vorschubrichtung, zur Speicherung der erforderlichen Korrekturwerte Sj durch die vorteilhaftere Methode des Justierens eines Korrekturlineals kontinuierlich über den gesamten Verstellweg zu ersetzen und nach erfolgter Justage dasselbe am Trägerlineal mit Hilfe geeigneter Befestigungselemente zu befestigen. This makes it possible to continuously replace the known method of mechanical processing of a correction ruler, perpendicular to the feed direction, for storing the required correction values Sj by the more advantageous method of adjusting a correction ruler over the entire adjustment path and, after adjustment, using the support ruler to do the same suitable fasteners.

2 2nd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

646 086 646 086

Die Erfindung soll nachstehend an einem Beispiel näher erläutert werden. Die Zeichnungen zeigen in Fig. 1 eine Gesamtansicht der Einrichtung, The invention will be explained in more detail below using an example. 1 shows an overall view of the device,

Fig. 2 einen Schnitt B-B der Fig. 1 und Fig. 3 einen Schnitt A-A der Fig. 1 um 90° gedreht. An einer nichtdargestellten, unbeweglichen Maschinenbaugruppe, zum Beispiel einem Maschinengestell, ist eine Grundplatte 1 befestigt, die über Blattfedern 4 hoher Federsteife eine Oberplatte 2 aufnimmt, welche mit einem Messkopf 11 eines translatorischen Messsystems 12 fest verbunden ist. Ein mit dem Messkopf 11 zusammenwirkender Massstab 13 des Messsystems 12 ist an der nichtdargestellten, translatorisch bewegten Maschinenbaugruppe, zum Beispiel einem Bettschlitten, angeordnet. Fig. 2 shows a section B-B of Fig. 1 and Fig. 3 shows a section A-A of Fig. 1 rotated by 90 °. A base plate 1 is fastened to a non-illustrated, immovable machine assembly, for example a machine frame, which, via leaf springs 4 with high spring stiffness, receives an upper plate 2 which is firmly connected to a measuring head 11 of a translational measuring system 12. A scale 13 of the measuring system 12 which interacts with the measuring head 11 is arranged on the machine assembly, not shown, which is moved in translation, for example a bed slide.

An der Oberplatte 2 ist eine Platte 3 mittels Blattfedern 5 geringerer Federsteife angehängt, die eine Rolle 7 in einem Drehpunkt 9 aufnimmt. Ein Bolzen 14, der in der Grundplatte 1 befestigt ist und durch die Platte 3 hindurchgeführt wird, trägt einen schwenkbar gelagerten Hebel 8, welcher mit seinem abgeschrägten kurzen Hebelende mit der Rolle 7 in Wirkverbindung steht. Dieser Hebel 8 besitzt an seinem anderen Ende eine Rolle 6. On the top plate 2, a plate 3 is attached by means of leaf springs 5 of lower spring stiffness, which receives a roller 7 in a pivot point 9. A bolt 14, which is fastened in the base plate 1 and is guided through the plate 3, carries a pivotably mounted lever 8, which is in operative connection with the roller 7 with its beveled short lever end. This lever 8 has a roller 6 at its other end.

Die Rolle 6 liegt an einem Korrekturlineal 10 an, das über ein Trägerlineal 15 mit der nichtdargestellten translatorisch bewegten Maschinenbaugruppe, zum Beispiel einem Bettschlitten, fest verbunden ist, welche ihrerseits den Massstab 13 trägt. The roller 6 bears against a correction ruler 10, which is firmly connected via a support ruler 15 to the machine assembly (not shown), for example a bed slide, which in turn carries the scale 13.

Das Korrekturlineal 10 kann die Korrekturwerte Sj in verschiedener Weise speichern. Es kann aus mehreren zusammenhängenden Einzelstücken gebildet sein, die entsprechend der einzugebenden Korrekturwerte S1 zur Vorschubrichtung geschwenkt werden. Es kann ein Korrekturlineal 10 geringer Steife eingesetzt werden, dem die Korrekturwerte Sj durch Paarung mit dem Trägerlineal 15 hoher Steife unter Verwendung geeigneter nichtdargestellter Klemm- und Verstellelemente eingegeben werden, so dass an dem Korrekturlineal 10 eine Kurve entsteht, die der tatsächlich ermittelten Fehlerkurve der Messachse sehr genau angenähert wird. The correction ruler 10 can store the correction values Sj in various ways. It can be formed from several contiguous individual pieces which are pivoted in relation to the feed direction in accordance with the correction values S1 to be entered. A low-stiffness correction ruler 10 can be used, to which the correction values Sj are entered by pairing with the high-stiffness support ruler 15 using suitable clamping and adjustment elements (not shown), so that a curve arises on the correction ruler 10 that corresponds to the actually determined error curve of the measuring axis is approximated very precisely.

Die Korrekturwerte Sj, werden vom Korrekturlineal 10 bei der translatorischen Bewegung der Maschinenbaugruppe durch die Rolle 6 übernommen. Dadurch wird der Hebel 8 um den Bolzen 14 geschwenkt, der über Rolle 7 und Drehpunkt 9 die Platte 3 gegenüber der Grundplatte 7 verstellt. The correction values Sj are taken over by the correction ruler 10 during the translatory movement of the machine assembly by the roller 6. As a result, the lever 8 is pivoted about the bolt 14, which adjusts the plate 3 relative to the base plate 7 via the roller 7 and the pivot point 9.

Die Blattfedern 5 sind betrebt, diese axiale Verschiebung auszugleichen, indem sie die Oberplatte 2 mit dem Messkopf 11 entgegen der Wirkung der Blattfedern 4 verstellen. Durch die höhere Federsteife der Blattfedern 4 ist die Auslenkung der Oberplatte 2 geringer als die der Platte 3, so dass der vom Korrekturlineal 10 übernommene Korrektur wert St in einen Korrekturwert S2 transformiert wird, um den der Messkopf 11 relativ zum Massstab 13 verstellt wird. Mittels dem durch die unterschiedliche Federsteife der Blattfedern 4 und 5 vorgegebenen, annähernd linearen Übersetzungsverhältnis von Sj •$25 beispielsweise im Verhältnis 140:1, können feinste Korrekturwerte des Messkopfes 11 erreicht werden. The leaf springs 5 aim to compensate for this axial displacement by adjusting the top plate 2 with the measuring head 11 against the action of the leaf springs 4. Due to the higher spring stiffness of the leaf springs 4, the deflection of the top plate 2 is less than that of the plate 3, so that the correction value St adopted by the correction ruler 10 is transformed into a correction value S2 by which the measuring head 11 is adjusted relative to the scale 13. Using the approximately linear transmission ratio of Sj • $ 25, given by the different spring stiffness of the leaf springs 4 and 5, for example in a ratio of 140: 1, the finest correction values of the measuring head 11 can be achieved.

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

S S

3 Blatt Zeichnungen 3 sheets of drawings

Claims

646 086 PATENT CLAIMS

1.Device for correcting geometric machine errors in high-precision coordinate machines which are equipped with translatory measuring systems along one or more measuring axes, which have a measuring head and a scale on the mutually movable machine assemblies, the relative position of which can be set using a correction ruler, characterized in that that on a base plate (1) leaf springs (4) are arranged in pairs, which receive on their upper side an upper plate (2) which carries part of the translational measuring system, and that on the upper plate (2) further leaf springs (5) of lower spring stiffness in pairs are arranged, which carry at their lower end a plate (3) which, on the one hand, guides a lever (8) via a bolt (14) mounted in the base plate (1), which lies against the correction ruler (10) via a roller (6) , on the other hand, takes up a further roller (7) in a pivot point (9), which is operatively connected to the lever (8) g stands, so that a correction value Si of the correction ruler (10) can be transferred to the further roller (7).

2. Device according to claim 1, characterized in that the relative movement between the translationally moved scale (13) and the measuring head (11) arranged on the top plate (2) is determined by the correction value Sj assigned to the correction ruler (10) as path information and is vertical to the feed direction is transformed into the correction value S2 via the rotatably mounted lever (8).

3. Device according to claim 2, characterized in that the correction ruler (10) stores the position-related correction values St, wherein it is formed from several contiguous, individually pivotable in the feed direction, and paired with a low rigidity with a support ruler by means of suitable adjusting and clamping elements .

The invention relates to a device for correcting geometric machine errors in high-precision coordinate machines, which are equipped with translatory measuring systems along one or more arbitrary measuring axes.

The use of translatory measuring systems for various measuring operations, in particular for machine tools, is generally known, in which a scale and a measuring head, which are arranged on machine assemblies that move relative to one another, interact, a correction device generating an additional relative movement between scale and measuring head in order to detect machine errors balance.

DE-OS 2 450 322 discloses a device for compensating for the thermal expansion of a tool slide, which uses a thermal expansion rod to change the relative position of the scale and setting mark. Machine inaccuracies, in particular management errors, cannot be corrected with this device.

DE-OS 2 059 957 describes a device for error compensation on rotary tables of machine tools, in which a relative shift between the sensor and the scale band is effected by scanning a correction template. According to DE-OS 2 042 505, a correction ruler is used for error compensation, which has elevations and depressions corresponding to the inaccuracy of the machine parts.

A lever system scans the correction ruler when the moving machine assembly is moved and adjusts the scanning head of the measuring system in accordance with these correction values in a transmission ratio predetermined by the lever arms.

In these known devices for correcting geometric machine errors of machines equipped with translatory measuring systems, the accuracy of the correction that can be achieved depends on the quality of the correction ruler. Particularly in the case of precision machines with a small tolerance range, high-precision measuring systems and expensive correction rulers are required.