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Gerät zum Einstellen und Ablesen des Drehwinkels eines Werkstückes
Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Einstellen und Ablesen des Drehwinkels eines
Werkstückes, insbesondere einen optischen Teilkopf, optischen Drehtisch od. dgl.
Bei den bekannten Geräten dieser Art ist auf der das Werkstück tragenden Welle ein
Teilkreis fest angeordnet, welcher sich beim Drehen des Werkstückes relativ zu einer
Ablesevorrichtung bewegt. In der Ablesevorrichtung kann ein dem Drehwinkel entsprechender
Wert abgelesen werden. Bei dieser Ausbildung ist der Teilkreis mit der Welle fest
verbunden. Es tritt hier der Nachteil auf, daß z. B. infolge des Eigengewichts des
aufgespannten Werkstückes die Drehachse durchgebogen wird. Da nun Teilkreis und
Drehachse fest miteinander verbunden sind, bewirkt diese Durchbiegung auch eine
Lageänderung des Teilkreises relativ zur Ablesevorrichtung, wodurch das Meßergebnis
verfälscht wird.
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Durch die Erfindung wird dieser Nachteil dadurch vermieden, daß der
Teilkreis getrennt von der Welle gelagert ist und daß Kupplungselemente vorgesehen
sind, welche nur eine drehende Bewegung der Welle auf den Teilkreis übertragen.
Eine durch Einwirkung äußerer Kräfte verursachte Durchbiegung der Welle, welche
eine parallele Verlagerung und Kippung der Wellenachse zur Teilkreisachse bewirkt,
bleibt ohne Einfluß auf die winkelmäßige Stellung des Teilkreises. Seine Lage zur
Ablesevorrichtung bleibt also unverändert erhalten, und das Meßergebnis wird nicht
verfälscht.
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Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, den Teilkreis und die Welle
über einen losen Zwischenring miteinander zu verbinden, wobei der Zwischenring dann
einerseits durch wenigstens eine Nut-Stift-Verbindung mit der Welle. und andererseits
durch wenigstens eine um etwa 90° gegen die erstgenannte Verbindung versetzte Nut-Stift-Verbindung
mit dem Teilkreis verbunden ist, wobei die Nuten radiale Schlitze sind.
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Diese Nut-Stift-Verbindungen bewirken, daß bei Bewegung der Welle
in der einen Richtung sowohl Teilkreis als auch Zwischenring fest bleiben und bei
Bewegung in einer senkrechten Richtung dazu der Zwischenring wohl mit der Welle
bewegt wird, jedoch der Teilkreis selbst fest bleibt.
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Dasselbe wird erreicht, wenn an Stelle der Nut-Stift-Verbindungen
Federlamellenpaare oder Doppelscharnierpaare vorgesehen werden. Diese Federlamellenpaare
oder Doppelschamierpaare müssen dann eine Bewegung zwischen Ring und Welle und eine
Bewegung zwischen Teilkreis und Zwischenring zulassen.
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Zweckmäßig wird der unter der Ablesevorrichtung erscheinende Teilstrich
des Teilkreises durch ein Objektiv in ein Ablesefenster abgebildet, und im Ablesefenster
ist ein ein Intervall des Teilkreises unterteilender, in Richtung der abgebildeten
Teilung mikrometrisch verschiebbarer Ableserechen vorgesehen. Bei dieser Ausbildung
wird in bekannter Weise der Ableserechen so weit verschoben, bis ein Rechenstrich
mit dem abgebildeten Strich des Teilkreises zur Deckung kommt. Der dazu notwendige
Verschiebungsweg gibt den Feinmeßwert an.
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Bei dieser Ausbildung kann der Teilkreis im Innern des Gerätes angeordnet
sein.
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Wird die Erfindung bei einem optischen Drehtisch angewendet, d. h.
ist ein das Werkstück tragender Tisch um zwei senkrecht zueinander angeordnete Wellen
drehbar, dann sind zweckmäßig zwei Ablesevorrichtungen vorgesehen, um die beiden
Drehwinkel zu ermitteln, und es ist dann vorteilhaft eine der Wellen axial durchbohrt,
so daß der Strahlengang der einen Ablesevorrichtung durch diese Welle geführt werden
kann. Hierdurch wird einerseits Platz im Gerät gespart, und es können andererseits
die Ablesefenster der beiden Ablesevorrichtungen unmittelbar benachbart angeordnet
werden, wodurch eine bequeme Bedienung gewährleistet ist.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt Fig. 1 einen optischen Aufspanntisch, Fig. 2 einen Schnitt nach der
Linie II-II der Fig.1. Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 111-11I der Fig. 1, Fig.
4 das Gesichtsfeld der Ablesevorrichtung nach Fig. 1, Fig. 5 einen schwenkbaren
Drehtisch, Fig.6 die Seitenansicht des schwenkbaren Drehtisches nach Fig. 5,
Fig.
7 einen Ausschnitt aus der Fig. 5 (Ausführung mit Federlamellen), Fig. 8 einen Schnitt
nach der Linie VIII-VIII der Fig. 7, Fig. 9 einen Schnitt nach der Linie IX-IX der
Fig. 7, Fig.10 einen Ausschnitt aus der Fig. 5 (Ausführung mit Doppelscharnieren),
Fig. 11 einen Schnitt nach der Linie XI-XI der Fig. 10.
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Das Gerät nach den Fig. 1 bis 4 hat eine Aufspannfläche
1, auf die das Werkstück gelegt wird. Die Aufspannfläche 1 hat T-Nuten 2,
in die Haltemittel für das Werkstück eingesetzt werden können. Die Aufspannfläche
1 ist mit einem schwenkbaren Tischeinsatz 3 verbunden. Der Tischeinsatz 3
ist mit Hilfe zweier Keile 4 mit einer Welle 6 fest verbunden. Die
Welle 6 ist über Kugellager 7 im Gehäuse 8 drehbar. Die Drehung
wird durch ein Handrad 9 eingeleitet, welches über ein Schneckengetriebe
10 den Tischeinsatz 3 und damit die Aufspannfläche 1 mit dem Werkstück neigt.
Der Schwenkungsbereich ist ± 90°.
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Auf einem kegeligen Gleitlager 5 des Gehäuses 8
ist ein eine
Teilung 11' tragender Teilkreiskörper 11
drehbar angeordnet. Auf der
Welle 6 sitzt lose ein Zwischenring 12. Der Zwischenring
12 hat zwei diametral zur Drehachse liegende Nocken 13. Die Nokken
13 greifen in radiale Schlitze 14 des Tischeinsatzes 3.
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Der Zwischenring 12 hat zwei weitere, ebenfalls diametral zur
Drehachse liegende Nocken 15, die jedoch um 90° gegen die Nocken
13 versetzt sind. Die Nocken 15 liegen in radialen Schlitzen
16 des Teilkreises 11.
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Die Teilstriche sind im Abstand von 10 zu 10° auf dem Umfang des Teilkreiskörpers
11 angebracht. Sie werden durch Linsen 17 sowie Umlenkspiegel
18 und 19 in ein Ablesefenster 20 abgebildet. Parallel zum Ablesefenster
20 ist eine Glasplatte 21 mit einem Ableserechen 21' in einer Führung
22 verschiebbar. Der Ableserechen 21' unterteilt die 10°-Intervalle des Teilkreises
11' in zehn Teile. Die Glasplatte 21 ist mit einem Stift 23 verbunden,
auf welchen ein exzentrischer Ring 24 drückt. Der exzentrische Ring
24 ist mit einem drehbaren Rändelring 25 verbunden, welcher gleichzeitig
eine Lupe 26 trägt. Der Rändelring 25 ist mit einer Minutenwerte anzeigenden
Skala 27
verbunden. Wird der Rändelring 25 gedreht, dann verschiebt sich der
Ableserechen 21'. Gleichzeitig bewegt sich die Skala 27 an einem Ableseindex
27'
vorbei.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Wird durch Drehen
des Handrades 9 über das Schneckengetriebe 10 die Aufspannfläche 1
und damit das Werkstück geneigt, dann dreht sich im gleichen Maße über die Nut-Stift-Verbindungen
13, 14
sowie 15, 16 der Teilkreiskörper 11. An den Linsen 17
wandern die Teilstriche 11' des Teilkreiskörpers 11 vorbei. Sie werden in
das Ablesefenster 20 abgebildet. In Fig. 4 erscheint der Teilstrich 70° im
Ablesefenster als Doppelstrich. Der Rändelring 25 wird nun so weit gedreht,
bis der Doppelstrich einen Strich des Ableserechens 21' einfängt. In Fig.
4 ist der fünfte Teilstrich eingefangen. Die dazu notwendige Drehung wird auf der
Kreisskala 27 abgelesen. In der Fig. 4 liest man den Wert 75° und 40 Minuten
ab.
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Wird die Aufspannfläche 1 mit einem Werkstück belastet, so daß dieses
also einen Druck auf die Fläche ausübt, so überträgt sich dieser Druck zunächst
auf den Tischeinsatz 3 und dann über die Keile 4 auf die Welle
6. Die Welle 6 biegt sich dabei etwas durch. Diese Durchbiegung überträgt
sich jedoch im Gegensatz zu früher, wo der Teilkreis fest auf der Welle 6 saß, nicht
auf den Teilkreiskörper 11. weil sich jetzt die Nuten 14 relativ zu den Nocken
13
verschieben können und dadurch weder der Zwischenring 12 noch der
Teilkreiskörper 11 die Durchbiegung mitmacht.
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Würde ein Druck senkrecht zur Zeichenebene auf die Welle
6 ausgeübt werden, dann würde sich dieser Druck über die Nuten
14 auf die Nocken 13 übertragen, da diese in tangentialer Richtung
zur Drehachse kein Spiel haben. Jedoch würden sich jetzt die Nokken 15 in
den Schlitzen 16 verschieben, so daß auch bei dieser Druckrichtung der Teilkreis
11 keine radiale Bewegung ausführt. Mit anderen Worten, Drücke auf die Welle
6 übertragen sich nicht auf den Teilkreis 11, so daß der in die Ablesevorrichtung
projizierte Teilstrich dort seine Lage unverändert beibehält.
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In den Fig. 5 bis 11 ist ein Drehtisch dargestellt, welcher um zwei
zueinander senkrecht liegende Achsen A -A und B-B drehbar ist. Auf den Tisch
1
wird wie in der vorher beschriebenen Weise das Werkstück befestigt.
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Die Drehung um die Achse B-B wird durch ein nicht gezeichnetes Handrad
eingeleitet, welches auf ein Schneckengetriebe 30 wirkt, das seinerseits eine Welle
31 dreht.
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Die Drehung um die Achse A -A wird durch das in Fig. 6 dargestellte
Handrad 32' eingeleitet, welches über eine Schnecke 32 eine Welle 33 dreht.
Die Welle 33 ist in einem mit der Welle 31 drehbaren Körper
34 gelagert, so daß sie auch die Drehung um die Achse B-B mitmacht.
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Mit der Welle 33 ist ein Teilkreisträger 35 verbunden, welcher
eine Mantelteilung 35' trägt. Ein Objektiv 36 bildet die in der Umgebung seiner
Achse 37 erscheinenden Teilstriche 35' über ein Prisma 38 sowie einen
Umlenkspiegel 39 in das Ablesefenster 40
einer Ablesevorrichtung
41 ab. Die Ablesevorrichtung 41 ist entsprechend ausgebildet wie die
in Fig.1. Wie aus der Fig. 5 zu erkennen ist, ist der Abbildungsstrahlengang durch
die Welle 31 geführt. Die Welle 31 ist zu diesem Zweck hohl. Der Teilkreiskörper
35 ist im Gegensatz zum Teilkreiskörper 11
der Fig. 1 mit der Welle
33 fest verbunden, weil Drücke auf die Aufspannfiäche 1 in Richtung des Pfeiles
P nur eine axiale Verlagerung des Teilkreises bewirken können. Da die Teilung 35'
eine Mantelteilung ist, fälscht diese axiale Verlagerung das Meßergebnis nicht.
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Auf der Welle 31 ist nun jedoch wie in dem Beispiel nach den
Fig. 1 und 2 lose ein Teilkreis 43 angeordnet. Dieser Teilkreis steht über
einen Zwischenring 42 mit der Welle 31 in Drehverbindung.
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Die Nut-Stift-Verbindungen der Fig. 1 sind hier jedoch durch Lamellenpaare
44 und 45 ersetzt (vgl. die Fig. 7 und 8). Die Lamellenpaare, deren
Knickpunkte durch Aussparungen vorbestimmt sind (vgl. Fig.9), haben dieselbe Aufgabe
wie die Nut-Stift-Verbindungen in Fig. 1. Wirkt auf die Aufspannfläche 1 ein Druck
in Richtung P, dann biegt sich die Welle 31 durch. Diese Durchbiegung wird
von den Lamellenpaaren 44 aufgefangen. Wird auf die Welle 31 ein Druck
senkrecht zur Zeichenebene ausgeübt,
dann biegt sich wieder die
Welle 31 durch. Diese Durchbiegung wird von den Lamellenpaaren 45 aufgefangen.
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Die Teilstriche des Teilkreises 43 werden über Linsen 46 in
ein Ablesefenster 47 einer Abselevorrichtung 48 projiziert, und die Ablesevorrichtung
48
arbeitet in derselben Weise wie die Ablesevorrichtung 41.
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Eine weitere Variante der Verbindung vom Teilkreis zum festen Drehteil
ist die Verbindung durch Doppelscharnierpaare (vgl. Fig. 10). Hierbei sind die vorbestimmten
Knickpunkte der Federlamellen (vgl. Fig. 9) durch Scharniere ersetzt (vgl. Fig.
11).