DE1157877B - Vorrichtung zur Geradfuehrung eines verschiebbaren Organs, z.B. Taster, Schlitten od. dgl. bei Praezisionsmaschinen - Google Patents

Description

INTERNAT. KL. F 06 (J

DEUTSCHES

PATENTAMT

H41258IXb/47i

ANMELDETAG: 14. DEZEMBER 196ft

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT: 21. NOVEMBER 1963

Dk Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Geradführung eines verschiebbaren Organs, z. B. Taster, Schlitten od. dgl., das sich auf einer an einer Präzisionsmaschine, z. B. einem Meßgerät oder einer Werkzeugmaschine angebrachten Führungsbahn abstützt, wobei das verschiebbare Organ durch ein Steuerglied, das eine den Führungsfehlern entsprechend ausgefegte Korrekturschablone abgreift, gesteuert wird. An zahlreichen Meßgeräten und Werkzeugmaschinen findet man Führungseinrichtungen, auf efenen Geräteteile, Schlitten, Taster od. dgl. verschiebbar gelagert sind. Bei diesen Führungen handelt es sich um ein Bauelement, von dessen Genauigkeit in vielen Fällen die der Messung oder des Werkstückes abhängt. Solche Führungen können z. B. maschinell hergestellt, z. B. gehobelt, gefräst oder gesctolifien werden. Bei hohen Anforderungen an die Genauigkeit werden sie von Hand in einem langwierigen Arbeitsprozeß nachgearbeitet, bis die Fehler auf das zulässige Maß vermindert sind. Diese Nacharbeit, die nur von Spezialkräften ausgeführt werden kann, macht solche Meßgeräte oder Werkzeugmaschinen sehr teuer.

Es. sind auch bereits Einrichtungen bekannt,, bei denen ein verschiebbares Organ dadurch geradegeführt wird, daß es, unter Einhaltung einer gewissen Bewegungsfreiheit, von einer verhältnismäßig groben Bahn getragen wird, zwecks Geradlinigkeit der Bewegung jedoch an einer besonders bearbeiteten Führung anliegt. Das verschiebbare Organ gleitet also entlang der sehr genauen Führung, während die ungenauere Führung nur dem Verschiebungsantrieb dient und die Relativbeweglichkeit des geradezuführeaden Teiles zur ungenaueren Führung die Differenz zwischen der genauen: und ungenauen Führung ausgleicht. Solche Einrichtungen haben jedoch zur Voraussetzung, daß die Genauigkeit, mit der das verschiebbare Organ geradegeführt werden soll, in Form einer Materialverkörperung in der Einrichtung vorhanden ist, mit anderen Worten, daß die genaue Führungsbahn so genau hergestellt ist, wie das Organ geradegeführt werden soll.. Das geführte Organ kann also stets nur so genau geradegeführt werden, wie die Führungsflächen tatsächlich gerade sind.

Weiterhin ist eine Einrichtung bekannt, bei der ein optisches Meßgerät auf einer Führung bewegt wird und wobei zur Korrektur der infolge der Führungsfeilsr sich ergebenden Meßfehler eine planparallele Platte im Strahlengang des Meßgerätes angeordnet ist, welche von einer Korrekturschablone aus gesteuert wird. Diese bekannte Anordnung kann aber ami solche Auswirkungen des Führungsfehlers beVorrichtung zur Geradführung
eines verschiebbaren Organs, z. B, Taster,
Schlitten od. dgl., bei Präzisionsmaschinen

Anmelder:
Wenczler & Heidenhain, CMeming

Dr. Christian Hoffrogge_r Braunschweig,
ist als Erfinder genannt worden

seitigen-, die sich in einer Parallefversetzung· der optischen Achse offenbaren, nicht aber andere Auswirkungen und schon gar nicht den Führungsfehler selbst beseitigen.

Der Erfindung· liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, bei der nicht nur die Auswirkungen eines- Führungsfehlers, sondern auch der Führungsfehler selbsttätig beseitigt werden^ wobei aber nicht erforderlich ist, daß^; eine Führungsverkörperung mit der geforderten Führungsgenauigkeit vorhanden ist.

Diese Aufgabe wird erfindüngsgemäß dadurch gelöst, daß das Steuerglied aus einem die Führungsbahn' und die Korrekturschablone verbindenden Getriebeteii besteht und mit einer der Gleichung

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entsprechenden Übersetzung auf das verschiebbare Organ einwirkt, wobei das Verhältnis -^- seinem

absoluten Betrag nach sehr viel größer als Eins oder bei spiegelbildlich gleicher Führungsbahn und Korrekturschablone genau gleich Eins ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt den Ausgleich von Führungsfehlern von solch geringem Betrag, daß sie durch Bearbeitung gewöhnlich nicht mehr zu beseitigen sind, jedenfalls nicht mehr bei Materialien, von denen wegen ihrer hohen Belastung eine große Widerstandsfähigkeit gegen Verschleiß gefordert wird. Außerdem braucht zur Beseitigung von Führungsfehlern nicht auf optisch wirksame Mittel zurückgegriffen zu werden.

Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand von Ausführungsbeispielen veranschaulicht.

Bei der in Bild 1 dargestellten Vorrichtung ist mit 1 der zu führende Gegenstand (SchlittenD be<-

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zeichnet, der im Punkt A auf dem Getriebeteil 4 fest gelagert ist, an dessen Enden sich Räder oder Gleitklötze 5 und 6 befinden, die horizontal auf der Führungsbahn 2 bzw. der Korrekturschablone 3 verschiebbar gelagert sind. Die Bewegungsrichtung des Schlittens 1 ist senkrecht zur Zeichenebene. Der Zusammenhang zwischen den Höhenänderungen h₅ und h₆ der beiden Räder 5 und 6 und der Höhenänderung ha des Punktes A der Achse 4 ist in erster Näherung gegeben durch die Gleichung:

h_A{l~ay ₊ h_ea _{= ha}

(I = Radabstand; a = Abstand des Punktes A vom Rad 5).

Mit den von Ort zu Ort wechselnden Größen h_s und Tz₆ ändert sich zwangläufig auch ha. Damit nun bei der Bewegung des Schlittens 1 der Punkt A der Achse 4 stets in gleicher Höhe bleibt, d. h. ha stets gleich Null ist, gilt dann die Gleichung:

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~^a

Die Gleichung besagt, daß die Höhenänderungen der beiden Räder 5 und 6 entgegengesetzte Richtengen haben und dem Abstand des betreffenden Rades vom Punkt A jeweils proportional sein müssen.

Für den Fall a = ^ wird A₅ = —h_e, d. h., die

Flächen 2 und 3 müssen genau spiegelbildlich sein. Nun entstehen beispielsweise beim mechanischen Zertrennen z. B. eines Metallkörpers in zwei Teile, wenn es in geeigneter Weise geschieht, zwei Trennflächen, die spiegelbildlich zueinander sind. Verwendet man diese Trennflächen als Führungsbahn 2 und Korrekturschablone 3, so bleibt die Mitte der Achse 4 theoretisch in gleicher Höhe (ha = 0), d. h., bei spiegelbildlich gleicher Führungsbahn 2 und Korrekturschablone 3 wäre der zu führende Gegenstand 1 genau in der Mitte der Achse 4 zu lagern. Es wird jedoch vor allem bei sehr langen Führungen nicht immer möglich sein, zwei spiegelbildlich gleiche Trennflächen 2, 3 herzustellen, so daß man die Fläche 3 der Korrekterschablone beispielsweise von Hand auf die Bahnfläche 2 abstimmen müßte. Dieses Unterfangen wäre zunächst ebenso mühsam wie die eingangs erwähnte langwierige und teuere Nacharbeit. Zur Vermeidung wird erfindungsgemäß daher der Punkte sehr nahe an das Rad5 gelegt. Es ist nämlich dann die für eine Änderung h₅ notwendige Ausgleichsänderung -Zi₆ sehr groß, d. h., die Korrekturschablone braucht nur wenig genau bearbeitet zu sein, ohne daß sich hierdurch große Führungsfehler ergeben. Die Verhältnisse werden um so günstiger, je größer Z gegenüber α ist. Außerdem wird die Belastung der Fläche 3 entsprechend klein, so daß für die Korrektarschablonenfläche verhältnismäßig dünnes Blech verwendet werden kann. Damit wird die Herstellung der Korrekturschablonenfläche 3 mit stark überhöhtem Spiegelbild der vorher ausgemessenen Führungsbahn 2 sehr einfach.

Bei einer weiteren Ausführungsform gemäß Bild 2 ist der zu führende Gegenstand 1 (Schlitten) mit einer exzentrisch gelagerten Achse 8 versehen, auf der sich eine Rolle 5 befindet, die auf der Führungsfläche 2 läuft. Mit der Exzenterachse 8 ist ein Hebelarm 7 verbunden, dessen freies Ende sich auf der Fläche 3 der Korrekturschablone abstützt, die in überhöhter Form das Spiegelbild der Führungsfläche 2 darstellt. Der Exzenter ermöglicht leicht eine Hebelübersetzung von 500:1. Eine Erhebung von 2 μπι auf der Führungsfläche 2 wird dann durch ein Tal von mm auf der Korrekturschablone kompensiert. In Bild 3 wird an Stelle der Hebelübersetzung eine aus den Teilen 9 und 10 bestehende hydraulische Übersetzung verwendet. Mit dem Tisch 1 sind zwei Zylinder fest verbunden, von denen der größere Zylinder 9 von einer Membran abgeschlossen wird, die einen auf der Führungsbahn 2 gleitenden Taststift trägt. Der mit dem Zylinder 9 durch eine Flüssigkeitsleitung verbundene kleinere Zylinder ist durch einen verschiebbaren Kolben 10 abgeschlossen, der ebenfalls einen Taststift trägt, der aber auf der Fläche 3 der Korrekturschablone gleitet. Infolge der unterschiedlichen Querschnitte der beiden Zylinder wirkt dieses hydraulische System ebenso übersetzend wie die vorher beschriebenen rein mechanischen Systeme.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Fläche 3 von einem Stahlband gebildet werden, das in bestimmten Abständen von Trägern gehalten wird, die in einer Schiene verstellbar gelagert sind. Damit läßt sich die Fläche 3 so einstellen, daß die Führungsfehler der Bahnfläche 2 kompensiert werden.

Die Aufgabe der Fläche 3 wird auch durch eine entsprechend ausgebildete Kurvenscheibe erfüllt, deren Drehung mit der Bewegung des Schlittens 1 in bekannter Weise zu synchronisieren ist.

Claims (8)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Vorrichtung zur Geradführung eines verschiebbaren Organs, z. B. Taster, Schlitten od. dgl., das sich auf einer an einer Präzisionsmaschine, z. B. einem Meßgerät oder einer Werkzeugmaschine angebrachten Führungsbahn abstützt, wobei das verschiebbare Organ durch ein Steuerglied, das eine den Führungsfehlem entsprechend ausgelegte Korrekturschablone abgreift, gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerglied aus einem die Führungsbahn (2) und die Korrekturschablone (3) verbindenden Getriebeteil (4, S, 6 bzw. 5, 7, 8 bzw. 9, 10) besteht und mit einer der Gleichung

entsprechenden Übersetzung auf das verschiebbare Organ (1) wirkt, wobei das Verhältnis -^- seinem absoluten Betrag nach sehr viel größer als Eins oder bei spiegelbildlich gleicher Führungsbahn und Korrekterschablone genau gleich Eins ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Getriebeteil (4, 5, 6 bzw. 5, 7, 8 bzw. 9, 10) am verschiebbaren Organ (1) im Punkt (A) befestigt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbahn (2) und die Korrekturschablone (3) fest zueinander, und zwar im wesentlichen parallel liegen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Getriebeteil ein Hebelgetriebe (4, S, 6 bzw. 5, 7, 8) ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das kürzere Ende eines ungleicharmigen Hebels als Exzenter mit

Laufrolle (5) ausgebildet ist, welche auf der Führungsbahn (2) abläuft.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Fall, daß das Verhältnis ^a seinem absoluten Betrage nach sehr viel

größer als Eins ist, die Korrekturschablone (3) von einer Kurvenscheibe gebildet wird, deren Drehung mit der Verschiebung des verschiebbaren Organs (1) in an sich bekannter Weise synchronisiert ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Fall, daß das Verhältnis " gleich Eins ist, Führungsbahn (2) und Korrekturschablone (3) durch mechanisches Zertrennen eines einzigen Körpers z. B. aus Metall erzeugt sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Fall, daß das Verhältnis —-■ seinem absoluten Betrage nach sehr viel

größer als Eins ist, die Korrekturschablone (3) von einem Stahlband gebildet wird, das in Abständen von Trägern gehalten wird, die in einer Schiene verstellbar befestigt sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 244 342, 853 657;
deutsche Auslegeschriften Nr. 1070522, 1069392; Journal Optical Society of America, 1955, S. 118, 119.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 309 749/121 11.63