DE1140351B - Fehlerkorrektureinrichtung an einer Messeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fehlerkorrektureinrichtung für Meßbewegungen, die mittels eines übersetzten Getriebes übertragen werden, mit einer mechanisch abgetasteten Fehlersteuerkurve zur ReIatiwerschiebung der Anzeigeglieder, insbesondere für den zurückgelegten Weg eines verschiebbaren Teils von Werkzeugmaschinen.

Es sind Einrichtungen für die genaue Messung des zurückgelegten Weges eines Maschinenteiles bekannt, die als Meßgetriebe eine mit dem verschiebbaren Maschinenteil starr verbundene Zahnstange und ein in diese eingreifendes Ritzel umfassen, dessen Drehbewegung durch geeignete Mittel beispielsweise auf eine Anzeigeskala übertragen wird, auf der unter Berücksichtigung des Übersetzungsverhältnisses zwischen Ritzel und Zahnstange ein in Längeneinheiten geeichter Maßstab angebracht ist. Es ist auch bekannt, eine Grob- und eine Feinablesevorrichtung zu verwenden, indem die Drehbewegung des Ritzels durch ein Getriebe derart übersetzt wird, daß auf einer Grobskala der ganze Bereich des zu messenden Weges abgelesen werden kann, auf einer Feinskala dagegen in vergrößertem Maßstab nur immer ein Bruchteil des zu messenden Weges. Die Übertragung der Drehbewegung des Ritzels auf die Anzeigeskala kann auf verschiedene Art erfolgen, beispielsweise rein mechanisch, optisch oder elektrisch mittels Drehtransformatoren oder Drehpotentiometern. Wesentlich ist nur, daß das Übertragungselement in der Lage ist, in Abhängigkeit der Winkelstellung des Ritzels bzw. der von diesem angetriebenen Eingangswelle ein Signal zu geben.

Ferner ist es bekanntgeworden, an einer Meßeinrichtung für den zurückgelegten Weg eines verschiebbaren Maschinenteils eine Fehlerkorrektureinrichtung mit einer mechanisch abgetasteten Fehlersteuerkurve anzuordnen und den Fehler durch entsprechende Relatiwerschiebung des Ablesemaßstabes gegenüber der Ablesemarke auszugleichen. Bei dieser bekannten Vorrichtung zur Berichtigung der Meßfehler, welche für optische Meßeinrichtungen mit Maßstab dient, wird die Relatiwerschiebung des Maßstabbildes zur Ablesemarke durch eine in den optischen Strahlengang eingeschaltete Mikrometereinrichtung, wie schwenkbare Planparallelplatte od. dgl., bewirkt, wobei ein mit dieser Platte verbundenes Steuerglied eine Schablone abgreift.

Die Herstellung solcher Schablonen verlangt äußerste Sorgfalt, da die Kurvenform jeder einzelnen Schablone Punkt für Punkt an der jeweiligen Meßeinrichtung mit Eichgeräten festgestellt und auf die Schablone übertragen werden muß.

Fehlerkorrektureinrichtung an einer Meßeinrichtung

Anmelder:

Verwaltungsgesellschaft

der Werkzeugmaschinenfabrik Oerlikon,

Zürich-Oerlikon (Schweiz)

Vertreter: Dipl.-Ing. F. Buchner, Patentanwalt, Nürnberg, Königstr. 85

Dipl.-Ing. Herbert Scheidemann, Zürich (Schweiz), ist als Erfinder genannt worden

Die Aufgabe vorliegender Erfindung besteht darin, bei Meßeinrichtungen mitMeßgetriebe Mittel zu finden, die es erlauben, die Anzahl Meßpunkte, die zur Herstellung dieser Schablonen notwendig sind, wesentlich zu vermindern, um damit die komplizierte Herstellung dieser Schablonen zu vereinfachen.

Gemäß der Erfindung besteht die Lösung der genannten Aufgabe darin, daß mindestens zwei Fehlerkurvenscheiben für periodische und nichtperiodische Fehler im Übersetzungsverhältnis der Getriebeteile mit dem Meßgetriebe in Antriebsverbindung stehen und die Fehlerkurvenscheibe für die periodischen Fehler unmittelbar auf der Welle des am schnellsten laufenden Getriebeteils sitzt, und daß ein Summiergestänge vorgesehen ist, das die von den Kurvenscheiben abgetasteten Korrekturwerte auf die Anzeigeeinrichtung überträgt.

Meßgetriebe weisen im allgemeinen zwei grundsätzliche Fehler auf, die durch die Umwandlung des geradlinigen Weges in eine Drehbewegung entstehen. Es sind dies die Verzahnungsungenauigkeiten der Zahnstange und diejenigen des Ritzels. Die Verzahnungsfehler der Zahnstange lassen sich als eine über ihre gesamte Länge nicht periodisch flach gekrümmte Kurve darstellen, die sich durch wenige Meßpunkte bestimmen läßt. Die Verzahnungsfehler des Ritzels ergeben dagegen eine die Fehler der Zahnstange überlagernde Fehlerkurve, die sich über die gesamte Länge des Meßbereiches periodisch wiederholt, wobei der Bereich einer Periode dem Umfang des Ritzels entspricht.

209 709/162

Claims (2)

1. 3 4

   Um die Fehlerkorrektur auf der ganzen Meßlänge keit voraussetzen, als sie mit Zahnstangen und Ritzeln zu beherrschen, müssen lediglich die wenigen Meß- zu erreichen ist, wird gemäß der Erfindung eine punkte für die aperiodischen Fehler der Zahnstange Fehlerkorrektureinrichtung eingebaut. Das Gehäuse zur Herstellung der einen Kurvenscheibe und die des Elements 4 wird drehbar in seiner Halteplatte 17 Meßpunkte einer einzigen Periode der Fehler des 5 angeordnet, so daß eine Fehlstellung der Welle 3 Ritzels zur Herstellung der anderen Kurvenscheibe durch eine entsprechende Verdrehung des Gehäuses bestimmt werden, so daß die Bestimmung der zahl- des Elements 4 ausgeglichen werden kann. Die reichen, sich denjenigen der Zahnstange überlagern- Fehlerkurve des die Zahnstange 1 und das Ritzel 2 den Meßpunkte der übrigen Perioden des Ritzels er- umfassenden Meßgetriebes wird ermittelt, und zwar spart bleibt, da sich diese gemäß der Erfindung von io getrennt als nichtperiodische Fehlerkurve der Zahnselbst ergibt. stange 1 (Fig. 4) und als periodische Fehlerkurve des

   In den Figuren ist eine beispielsweise Ausführungs- Ritzels 2 (Fig. 3). Die Fehlerkurve der Zahnstange 1

   form des Erfindungsgegenstandes dargestellt, und wird dann auf eine Fehlerkurvenscheibe 9 übertragen,

   zwar zeigt die auf der Welle 6 befestigt ist, und die periodische

   Fig. 1 den Aufriß der Fehlerkorrektureinrichtung 15 Fehlerkurve des Ritzels 2 auf eine Fehlerkurven-

   in schematischer Darstellung nach einem Schnitt I-I scheibe 8 auf der Welle 3. Mit dem drehbaren Ge-

   in Fig. 2, häuse des Elements 4 ist ein Hebel 15 starr ver-

   Fig. 2 einen Grundriß der Fig. 1, bunden. An diesem ist in einem Gelenk 18 ein Hebel

   Fig. 3 eine periodische Fehlerkurve, 14 befestigt, der an seinem oberen Ende in einem

   Fig. 4 eine nichtperiodische Fehlerkurve einer ein- 20 Gelenk 13 einen Tasthebel 10 trägt, der sich über

   teiligen Zahnstange, Tastschneiden 11 und 12 auf den beiden Kurven-

   Fig. 5 eine aus mehreren Teilstücken zusammen- scheiben 8 und 9 abstützt. An seinem unteren Ende

   gesetzte Zahnstange und ist der Hebel 14 über eine Stange 19 gelenkig mit

   Fig. 6 eine nichtperiodisehe Fehlerkurve der Zahn- einer Grundplatte bzw. der Halteplatte 17 verbunden,

   stange nach Fig. 5. 25 Eine zwischen der Halteplatte 17 und dem Hebelarm

   Die Zahnstange 1 ist an einem nicht dargestellten 15 eingespannte Zugfeder 16 bewirkt ein spielfreies

   verschiebbaren Maschinenteil befestigt, dessen Bewe- Anliegen der Tastschneiden 11, 12 und der Ge-

   gung über das Ritzel 2 und die Welle 3 auf einen lenke 13, 18.

   Drehtransformator 4 oder ein entsprechendes EIe- Durch geeignete Wahl der Hebelarme und des

   ment übertragen wird, das seinerseits in bekannter 30 Übersetzungsverhältnisses kann erreicht werden, daß

   Weise in Abhängigkeit von der Winkelstellung der der zu korrigierende Winkelfehler derart vergrößert

   Welle 3 ein elektrisches Signal abgibt. Gleichzeitig auf den Kurvenscheiben dargestellt werden kann, daß

   wird die Drehbewegung der Welle 3 über ein nicht deren Fertigung keine allzu hohen Anforderungen an

   näher dargestelltes Getriebe 5 mit einer Übersetzung die Genauigkeit stellt.

   von beispielsweise 1:100 auf eine Welle 6 und von 35 Um eine Rückwirkung der Reibung zwischen den

   dieser auf einen zweiten Drehtransformator 7 oder Schneiden 11, 12 und den Kurvenscheiben 8, 9 auf

   ein entsprechendes Element übertragen. den Zahneingriff zwischen Zahnstangel und Ritzel 2,

   Das Getriebe 5 ist so übersetzt, daß das Element 7 bzw. auf das an dieser Stelle gegebenenfalls vorhan-

   über den ganzen Bereich des zu messenden Weges dene Getriebe zu vermeiden, ist es zweckmäßig, das

   eine Umdrehung macht und somit die Grobstellung 40 Meßgestänge während des Durchlaufes des Meßweges

   ermittelt, während das Element 4 entsprechend häufi- durch ein besonderes Gestänge oder mittels eines

   ger umläuft, um im Bereich einer Umdrehung den Magneten anzuheben und nur für die Messung auf

   Weg genügend genau zu messen. Zum Beispiel wür- die Kurvenscheiben abzusenken,

   den bei einem Übersetzungsverhältnis 1:100 und Um den nichtperiodischen Fehler der Zahnstange,

   einer richtigen Wahl des Ritzels 2 das Element 4 in 45 der bei einer beträchtlichen Länge derselben verhält-

   einem Bereich von 100 mm messen, während das EIe- nismäßig groß werden kann, möglichst klein zuhalten

   ment 7 grob in einem Bereich von 10 m mißt. ist es zweckmäßig, die Zahnstange 1 aus mehreren

   Eine derartige Anordnung von Drehtransforma- Teilstücken zusammenzusetzen, deren Befestigungstoren oder sinngemäßen Elementen weist, abgesehen vorrichtung eine geringe Verschiebung der einzelnen von der diesen Elementen eigenen Ungenauigkeit 50 Teilstücke gegeneinander zuläßt (vgl. Fig. 5). Mittels grundsätzlich zwei Fehler auf, die durch die Um- einer Lehre 20 können dann die einzelnen Teilsrücke Wandlung des gradlinigen Weges in eine Drehbewe- gegenüber dem ersten Teilstück derart eingestellt gung entstehen. Es sind dies die Verzahnungsfehler werden, daß die Verzahnungsfehler vom Sollwert in der Zahnstangel und des Ritzels2. An Stelle des jedem Teilstück möglichst wenig abweichen. Die Ritzels 2 kann auch ein Getriebe vorhanden sein. 55 Fig. 6 zeigt eine Fehlerkurve für eine zusammen-

   Diese Fehler gehen teils in voller Größe in das Meß- gesetzte Zahnstange nach Fig. 5.

   ergebnis ein. Die Fehler des Getriebes 5 beeinflussen An Stelle einer unterteilten Zahnstange kann auch

   das Meßergebnis nicht, da die Genauigkeit nur durch eine unterteilte Gewindespindel verwendet werden, in

   das Element 4 bestimmt wird. welche ein schrägverzahntes Ritzel 2 eingreift. Die

   Die durch die Verzahnungsfehler der Zahnstange 60 Einstellung der einzelnen Teilstücke mittels der Lehre verursachten Meßfehler stellen sich als eine über die 20 kann dann durch Verdrehen der Teilstücke gegen-Gesamtlänge unperiodische Kurve dar (Fig. 4). Die einander erfolgen. Fehler des Ritzels und der Übertragungsglieder verursachen eine Fehlerkurve, die über die gesamte PATENTANSPRÜCHE: Länge des Meßbereiches mit dem Umfang des 65 1. Fehlerkorrektureinrichtung für Meßbewe-Ritzels 2 periodisch ist (Fig. 3). gungen, die mittels eines übersetzten Getriebes Da die beschriebene Meßeinrichtung oft bei übertragen werden, mit einer mechanisch abge-Messungen eingesetzt wird, die eine höhere Genauig- tasteten Fehlersteuerkurve zur Relativverschie-

   bung der Anzeigeglieder, insbesondere für den zurückgelegten Weg eines verschiebbaren Teils von Werkzeugmaschinen, dadurch gekennzeich net, daß mindestens zwei Fehlerkurvenscheiben (8, 9) für periodische und nichtperiodische Fehler im Übersetzungsverhältnis der Getriebeteile mit dem Meßgetriebe (1, 2) in Antriebsverbindung stehen und die Fehlerkurvenscheibe (8) für die periodischen Fehler unmittelbar auf der Welle (3) des am schnellsten laufenden Getriebeteils (2) sitzt, und daß ein Summiergestänge (10, 14,

   19) vorgesehen ist, das die von den Kurvenscheiben (8, 9) abgetasteten Korrekturwerte auf die Anzeigeeinrichtung (4) überträgt.
2. 2. Fehlerkorrektureinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Summiergestänge am Gehäuse eines Meßwertwandlers (4) angreift.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 853 657.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 209 709/162 11.62