DE1294144B

DE1294144B - Vorrichtung zum Einstellen eines beweglichen Maschinentisches

Info

Publication number: DE1294144B
Application number: DES64447A
Authority: DE
Inventors: Koulicovitch Miron
Original assignee: GENEVOISE INSTR PHYSIQUE; Societe Genevoise dInstruments de Physique
Current assignee: GENEVOISE INSTR PHYSIQUE; Societe Genevoise dInstruments de Physique
Priority date: 1958-09-24
Filing date: 1959-08-14
Publication date: 1969-04-30
Also published as: FR1233913A; GB895048A; CH349799A; US3037156A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und andererseits an ein Meßlineal aufweisenden zum Einstellen eines gegenüber dem Gestell einer Maschinentisch angebrachten Stab gebildet. Werkzeug-, Teil- oder Meßmaschine beweglichen In der nachfolgenden Beschreibung sind an Hand

Maschinentisches mit einer Kontrollvorrichtung, der Zeichnungen schematisch dargestellte Ausfühwelche eine der Abweichung der Iststellung des Ma- 5 rungsbeispiele von Vorrichtungen nach der Erfinschinentisches von der Sollstellung proportionale dung beschrieben. Es zeigt

Fehlerspannung liefert. F i g. 1 die Teilansicht einer ersten Ausführungs-

Bei den bekannten Vorrichtungen der vorstehen- form mit einer photoelektrischen Kontrollvorrichden Art steuert die Fehlerspannung einen Vorschub- tung,

motor, der den Maschinentisch so lange verfährt, bis io Fig. 2 verschiedene Stromformen, welche bei der die Fehlerspannung z. B. den Wert Null erreicht hat. Ausführungsform gemäß F i g. 1 auftreten, Eine derartige Arbeitsweise birgt den Nachteil in F i g. 3 im Schnitt und in größerem Maßstab ein

sich, daß es außerordentlich schwierig ist, den Tisch abgewandeltes magnetostriktives Stellglied, mit Hilfe eines allgemein üblichen, über eine F i g. 4 und 5 abgeänderte elektrische Schaltpläne,

Schraubspindel und eine Schloßmutter angetriebenen 15 welche die Organe und Elemente der Ausführungs-Stellmotors auf tausendstel Millimeter oder Bruch- form gemäß F i g. 1 verbinden, teile eines tausendstel Millimeters genau zu posi- F i g. 6 die Teilansicht einer zweiten Ausführungs-

tionieren. Die angedeuteten Schwierigkeiten haben form im Schnitt,

ihre Ursache einerseits in den während der Verstell- F i g. 7 die Teilansicht einer dritten Ausführungsvorgänge auftretenden elastischen Verformungen in 20 form mit einer elektromagnetischen Kontrollvorrichdem Übertragungsorgan und andererseits im unver- tung,

meidlichen Spiel zwischen den einzelnen zur Vor- F i g. 8 die Teilansicht einer vierten Ausführungsschubeinleitung dienenden Elementen. form, welche ebenfalls mit einer elektromagnetischen

Eine sehr genaue schrittweise Verschiebung von Kontrollvorrichtung arbeitet,

Maschinentischen um kleine Stellbeträge läßt sich, 35 F i g. 9 die Teilansicht einer fünften Ausführungswie weiter bekannt ist, durch Verwendung magneto- form mit einer induktiven Kontrollvorrichtung, striktiver Stelleinheiten verwirklichen. Derartige Stell- Fig. 10 die Änderung der Fehlerspannung durch

einheiten benutzt man vornehmlich bei Rundschleif- Verschiebung des Kontrollorgans gegenüber der maschinen, um die Zustellung pro Hub genau durch- Kontrollvorrichtung bei der Ausführungsform gemäß führen zu können. Die bekannten Vorrichtungen 30 Fig. 9,

arbeiten mit einem Stab aus magnetostriktivem Ma- Fig. 11 die Teilansicht einer sechsten Ausfüh-

terial, der zwischen zwei Klemmlagern von einer rungsform mit einer durch Elemente eines Konden-Magnetspule umgeben ist. Die Klemmlager können sators gebildeten Kontrollvorrichtung, gleichzeitig und einzeln gespannt bzw. gelöst werden. F i g. 12 eine Seitenansicht einer mit der erfin-

Durch geeignete Magnetisierungs- und Klemmvor- 35 dungsgemäßen Vorrichtung ausgestatteten Lehrengänge kann der magnetostriktive Stab schrittweise bohrmaschine,

durch die Klemmlager bewegt werden und so den F i g. 13 einen Schnitt gemäß der Linie XIII-XIII

mit ihm verbundenen Maschinentisch verlagern. in Fig. 12.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei In F i g. 1 ist ein verschiebbarer Maschinentisch 1

einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art 40 durch einen Stab 3 aus einem gegen ein magnetisches die Arbeitsgenauigkeit durch Ausnutzung der vor- Feld empfindlichen Material mit einem Schlitten 2 teilhaften Eigenschaften einer magnetostriktiven verbunden. Das magnetische Feld ruft im Stab eine Stelleinheit zu verbessern. Diese Aufgabe wird da- Magnetostriktionswirkung hervor. Der verschiebbare durch gelöst, daß die neue Vorrichtung erfindungs- Maschinentisch 1 und der Schlitten 2 sind längs gemäß eine an sich bekannte magnetostriktiv wir- 45 Gleitschienen auf dem Gestell 4 der Maschine verkende Stelleinheit für die Feineinstellung des Ma- schiebbar. Die Verschiebungen des Maschinentisches schinentisches aufweist, die mit einer Spannung be- werden durch eine mit einem Handsteuerrad 6 ausaufschlagt wird, welche von der ermittelten Fehler- gestattete Spindel 5 gesteuert, die in eine mit dem Spannung abhängt. Schlitten 2 aus einem Stück bestehende Schrauben-

Die erfindungsgemäße Kombination einer bekann- 50 mutter 7 greift. Der Stab 3 durchquert axial eine von ten Kontrollvorrichtung mit einer ebenfalls bekann- einer Spannungsquelle 9 über ein Potentiometer 10 ten magnetostriktiven Stelleinheit und der Gedanke, mit Gleichstrom gespeiste Magnetspule 8. die Stelleinheit nicht schrittweise arbeiten zu lassen, Die Kontrollvorrichtung besteht einerseits aus

sondern kontinuierlich in Abhängigkeit von der Feh- einem mit dem verschiebbaren Maschinentisch 1 ein lerspannung, gestattet es, die Arbeitsgenauigkeit der ₅₅ Stück bildenden Kontrollorgan und andererseits aus mit einer Vorrichtung ausgerüsteten Werkzeug-, Teil- einer mit dem Gestell 4 ein Stück bildenden und eine oder Meßmaschine erheblich zu steigern, und stellt Fehlerspannung erzeugenden photoelektrischen Voreine beachtliche Bereicherung der Technik dar. richtung. Das Kontrollorgan wird von einem unter-AIs besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, teilten, mit in seine Oberfläche eingravierten Strichen wenn die magnetostriktive Stelleinheit ein Stellglied 60 12 versehenen Maßstab 11 gebildet, der praktisch aufweist, welches aus zwei Metallen mit entgegen- keine Lichtstrahlen reflektiert, gesetzten magnetostriktiven Eigenschaften besteht. Zur photoelektrischen Vorrichtung gehören ein Auf diese Weise läßt sich der Stellweg pro Span- gegenüber dem unterteilten Meßstab 11 angeordnetes nungseinheit vergrößern bzw. die Empfindlichkeit Mikroskop 13, ein schwingendes Prisma 14, welches der Anlage weiter steigern. Bei einer bevorzugten 65 durch einen elektrodynamischen Motor bekannter Ausführungsform wird das Stellglied von einem an Bauart (schematisch bei la dargestellt) angetrieben einem Schlitten befestigten Rohr und einem teilweise wird und auf die optische Achse des Mikroskops 13 von diesem umschlossenen, einerseits am Rohrende zentriert ist, ein mit einem gleichfalls auf die optische

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Achse des Mikroskops 13 zentrierten Spalt 16 ver- stante Spannung der Spannungsquelle 9 gespeist wird, sehener Schirm 15 und eine hinter diesem Spalt 16 Das magnetische Feld der Magnetspule 8 ändert sich angeordnete photoelektrische Zelle 17. nicht, und die Länge des Stabs 3 bleibt konstant; der

Jedesmal, wenn das Bild eines Teilstriches 12 des Maschinentisch 1 behält seine Stellung bei, die geunterteilten Meßstabs den Spalt 16 des Schirms 15 5 nau der gewünschten Stellung entspricht, passiert, ändert sich der von der photoelektrischen Wenn der Teilstrich 12 des durch das Mikroskop

Zelle 17 ausgesandte Strom um einen Betrag Z₁. Die 13 anvisierten Meßstabs 11 dagegen nicht auf die Stromstöße Z₁ werden mit Hilfe von zwei elektroni- optische Achse des Mikroskops ausgerichtet ist, sind sehen Vorrichtungen 18 und 19 bekannter Bauart die Zeitabstände zwischen den aufeinanderfolgenden umgeformt, zuerst in Impulse z₂ von kurzer Dauer, io Durchgängen des Bildes des Strichs 12 vor dem Spalt dann in einen Strom /₃ rechtwinkliger Form, dessen 16 nicht mehr gleich groß, so daß die von der elek-Abflußzeiten in dem einen oder anderen Sinne den ironischen Vorrichtung 18 ausgesandten Impulse z'₂ Zeitzwischenräumen zwischen den aufeinanderfolgen- in ungleichen Zeitabständen aufeinanderfolgen den, durch die photoelektrische Zelle 17 ausgesand- (F i g. 2 Diagramm d). Die Abflußzeiten in der einen ten Stromstößen Z₁ entsprechen. Ein Schalter 20 ver- 15 und der anderen Richtung des von der elektronischen bindet die elektronische Vorrichtung 19 über eine Vorrichtung 19 ausgesandten Stroms z₃ von rechtvon einem Widerstand 21 und einem Kondensator 22 winkliger Form sind daher ebenfalls' verschieden gebildete Integrationsvorrichtung E mit der Magnet- (F i g. 2 Diagramm b). Die Folge ist, daß der Konspule 8. densator22 aufgeladen wird und die Spannung an Diese erste Ausführungsform der Erfindung arbei- ao seinen Klemmen, nämlich die Fehlerspannung, der tet wie folgt: Der Benutzer bewirkt durch Schließen Differenz der Abflußzeiten in der einen und anderen eines Schalters T die Speisung der Magnetspule 8 mit Richtung des Wechselstroms Z₃ von rechtwinkliger einer festen, genau bemessenen Spannung, deren Form proportional ist, d. h. proportional der Diffe-Wert allerdings nach Belieben mit dem Potentio- renz der Zeitabstände zwischen den aufeinandermeterlO festgelegt werden kann. Das magnetische 25 folgenden Durchgängen des Bildes des Meßstab-Feld der Magnetspule wirkt auf den Stab 3 ein, der teilstriches vor dem Spalt 16. Die Fehlerspannung eine genau bestimmte Länge einnimmt. Der Benutzer überlagert sich der konstanten Speisespannung und führt nun den Maschinentisch 1 durch Betätigen des bewirkt Änderungen des magnetischen Feldes der Handrades 6 und mittels der Spindel 5, des Schiit- Magnetspule 8, welche ihrerseits durch Magnetotens 2 und des Stabs 3 in eine der gewünschten Stel- ₃₀ striktion eine Änderung der Länge des Stabs 3 und lung angenäherte und durch die üblichen Kontroll- somit eine Verschiebung des Maschinentisches 1 um mittel, ζ. B. eine optische Vorrichtung, kontrollier- einen Betrag verursacht, der der Änderung des bare Stellung. magnetischen Feldes entspricht. Der Schlitten 2 ist Der Benutzer setzt dann die photoelektrische hierbei durch die Spindel 5 oder irgendein anderes Kontrollvorrichtung in Betrieb, indem er den Schal- 35 bekanntes Mittel blockiert.

ter 20 sowie einen nicht dargestellten weiteren Schal- Es bereitet keine Schwierigkeiten, das den Stab 3

ter schließt, der im Speisestromkreis des elektro- bildende Metall, die Magnetspule 8 und die verschiedynamischen Motors zum Antrieb des schwingenden denen Teile, welche zur Speisung und Erregung der Prismas 14 liegt. Das Prisma wird dann regelmäßig Magnetspule dienen, so zu wählen, daß man eine und symmetrisch zur optischen Achse des Mikro- 40 Steuervorrichtung erhält, die den verschiebbaren skops 13 hin- und herbewegt. Die Frequenz der Maschinentisch 1 durch Ausmerzung des Abstands Schwingbewegung ist gleich derjenigen des Speise- zwischen dem durch das Objektiv 13 anvisierten Stroms des elektrodynamischen Motors, z. B. 50 Peri- Teilstrich 12 und der optischen Achse dieses Objekoden. Während der Schwingbewegung des Prismas 14 tivs selbsttätig in die genaue gewünschte Stellung wird der Schirm 15 durch das Bild eines Teilstriches 45 überführt.

12 des unterteilten Meßstabs 11 abgetastet. Jedesmal, Aus F i g. 1 geht hervor, daß der Benutzer die

wenn dieses Bild den Spalt 16 passiert, entsteht, falls photoelektrische Vorrichtung durch öffnen des der Spalt genügend schmal ist, um vom Bild ver- Schalters 20 außer Betrieb setzen kann. Durch deckt zu werden, eine Intensitätsänderung des durch Schließen des in den Speisestrom der Magnetspule 8 die photoelektrische Zelle 17 ausgesandten Stroms. 50 eingeschalteten Schalters T kann der Benutzer das Man erhält Stromstöße Z₁. Diese Stöße i_x werden bewegliche Organ dann nach Belieben verschieben, durch die elektronische Vorrichtung 18 in Impulse Z₂ indem er die Intensität des Feldes der Magnetspule von kurzer Dauer, dann durch die elektronische mit Hilfe des Potentiometers 10 verändert. Vorrichtung 19 in Wechselstrom Z₃ von rechtwink- Bei dem in F i g. 3 dargestellten Stellglied werden

liger Form umgeformt. ₅₅ die entgegengesetzten magnetostriktiven Eigenschaf-

Wenn der Teilstrich 12 des Meßstabs 11, der ten von Stahl und Nickel ausgenutzt. Hier besteht durch das Mikroskop 13 anvisiert wird, genau auf das Stellglied nämlich aus einem am äußeren Ende die optische Achse dieses Mikroskops eingestellt ist, des Maschinentisches 1 befestigten Stab 25 aus reifolgen die Änderungen /, des von der photoelektri- nem Nickel, welcher in das Innere eines Stahlrohrs sehen Zelle 17 ausgesandten Stroms und folglich die 60 26 eindringt, das durch einen Boden 27 verschlossen durch die elektronische Vorrichtung 18 ausgesandten ist, an welchem das andere Ende des Stabs 25 beImpulse U in gleichen Zeitabständen aufeinander, festigt ist. Das Rohr 26 ist mit seinem dem Boden 27 und die Äbflußzeiten in der einen oder anderen Rieh- entgegengesetzten äußeren Ende am Schlitten 2 betung des von der elektronischen Vorrichtung 19 aus- festigt. Die entgegengesetzten Längeänderungen des gesandten Wechselstroms z₃ sind gleich. Hieraus 65 Stabs 25 und des Rohrs 26, welche durch die Intenfolgt, daß die Spannung' an den Kondensator- sitätsänderungen des magnetischen Feldes der das klemmen 22 Null ist und die Magnetspule 8, wie vor Rohr 26 umgebenden Magnetspule 8 hervorgerufen dem Schließen des Schalters 20, nur durch die kon- werden, addieren sich. Die Folge ist, daß sich der

Maschinentisch 1 und der Schlitten stärker nähern mäßig um einen Drehzapfen 44 hin- und herschwingt als bei Verwendung nur eines sich bei Erregung zu- und eine Wicklung 43 besitzt, sammenziehenden Stabs. · Beim Schwingen des Magnetkopfes wird in der

In dem in Fi g. 4 dargestellten Schaltschema speist Wicklung 43 jedesmal, wenn der Kopf eine magnetider durch die elektronische Vorrichtung 19 gelieferte 5 sierte Zone 41 passiert, ein Stromstoß induziert, rechtwinklige Wechselstrom J₃ über den Widerstand Diese Stromstöße werden, wie in der in Fig. 1 dar-21, den Kondensator 22 und das Gitter 28 einer gestellten Ausführungsform, zuerst durch die elek-Elektronenröhre 29 die Magnetspule 8. Diese An- tronische Apparatur 18 in Impulse von kurzer Dauer, Ordnung gestattet es, eventuelle Schwingungen des dann durch die elektronische Apparatur 19 in magnetischen Feldes zu dämpfen. io Wechselstrom von rechtwinkliger Form umgeformt.

Im Schaltschema nach F i g. 5 gehört zum Erreger- Die elektronische Apparatur 19 ist wie bei der ersten kreis der Magnetspule 8 ein Transformator 30, des- Ausführungsform über den Widerstand 21 und den sen Primärwicklung in Serie mit dem Stromkreis der Kondennsator 22 mit der Magnetspule 8 verbunden. Magnetspule liegt, während die Sekundärwicklung in Wenn die magnetisierte oder ferromagnetische

Serie in den Stromkreis des Gitters 28 der Elek- 15 Zone 41, die dem Magnetkopf 42 gegenüberliegt, mit tronenröhre 29 geschaltet ist. Die Primärwicklung der Symmetrieachse der Schwingungen dieses Kopfes des Transformators erzeugt in der Sekundärwicklung fluchtet, folgen die in seine Wicklung 43 induzierten eine der Geschwindigkeit der Spannungsänderung in Stromstöße in gleichen Zeitabständen aufeinander, der Magnetspule proportionale Spannung. Je plötz- Folglich ist die an den Klemmen des Kondensators licher diese Änderung ist, um so höher ist die indu- ao 22 erscheinende Fehlerspannung gleich Null, zierte Spannung in der Sekundärwicklung, die der Wenn die magnetisierte oder ferromagnetische

konstanten Spannung, die die Magnetspule über die Zone 41 gegenüber dem Magnetkopf 42 dagegen Elektronenröhre 29 speist, entgegenwirkt. nicht die genannte Lage einnimmt, folgen die in

Das in der F i g. 6 schematisch gezeigte Mikroskop seine Wicklung 43 induzierten Stromstöße in un-13 der zweiten Ausführungsform projiziert das Bild as gleichen Zeitabständen aufeinander, so daß eine eines Teilstrichs 12 des unterteilten Maßstabs 11 auf positive oder negative Fehlerspannung an den Klemdie scharfe Kante 31 eines Prismas 32, das die Form men des Kondensators 22 erscheint. Diese Fehlereines umgekehrten Dachs hat. Dieses Prisma 32 be- spannung wird der konstanten Speisespannung der sitzt zwei symmetrische Seitenflächen 33 und 34 mit Magnetspule 8 überlagert und bewirkt eine Verschietotaler Reflexion, in deren Reflexionsfeld photo- 30 bung des verschiebbaren Maschinentisches 1, woelektrische Zellen 35 und 36 angeordnet sind, die in durch die Abweichung der magnetischen Zone 41 einer Brücke 38 liegen. Die von den photoelek- von der Sollage und somit auch die Abweichung des irischen Zellen ausgesandten Ströme vereinigen sich Maschinentisches von der durch die Stellung der mit dem von der Gleichstromquelle 37 ausgesandten Symmetrieachse der Schwingbewegung des Magnet-Strom. Die durch das Mikroskop 13 hervorgerufene 35 kopfes 42 bestimmten gewünschten Stellung aufge-Vergrößerung soll dem Bild des Teilstrichs 12 eine hoben wird.

genügende Breite geben, damit jede der photoelek- In der vierten, in der Fig. 8 schematisch darge-

trischen Zellen 35 und 36 in gleicher Weise beein- stellten Ausführungsform besteht das mit dem verflußt wird, wenn das Bild auf die scharfe Kante 31 schiebbaren Maschinentisch ein Stück bildende ausgerichtet ist. Die Brücke befindet sich dann im 40 Kontrollorgan aus einem Stab 45, dessen obere Seite Gleichgewicht, und die Ausgangsspannung der magnetisch durchlässig ist und in gleichmäßigen AbBrücke 38, welche die Fehlerspannung darstellt, ist ständen ρ längs der Fortbewegungsachse des Magieich Null. schinentisches angeordnete Vorsprünge 46 aufweist, Ist das Bild des Teilstrichs 12 dagegen nicht auf deren obere Seiten sich in einer parallelen Ebene zur die Kante 31 ausgerichtet, so befindet sich die 45 Fortbewegungsachse befinden. Diese Vorsprünge Brücke 38 nicht im Gleichgewicht. Sie sendet viel- liegen einem festen Magnetkopf 47 gegenüber, der mehr eine Fehlerspannung aus, die dem Wert der mit dem Maschinengestell ein Stück bildet und der Abweichung des Bildes des Teilstrichs 12 vom Zen- drei Pole besitzt, die in der Fortbewegungsachse des trum proportional ist. Diese Fehlerspannung ist verschiebbaren Maschinentisches liegen und im Verpositiv oder negativ, je nachdem, ob das Bild nach so hältnis zum Stab 45 so angeordnet sind, daß zwider einen oder anderen Seite von der optischen sehen den Polen und den Oberseiten der Vorsprünge Achse abweicht. Die Fehlerspannung überlagert sich 46 nur ein kleiner Luftspalt (0,2 bis 1 mm) bleibt, nach Verstärkung in einem Verstärker 39 der Speise- Der Abstand t zwischen den Achsen der beiden spannung der Magnetspule 8 und ändert daher das äußeren Pole ist vorzugsweise gleich 1,5 · p, so daß magnetische Feld derselben. Durch Magnetostrik- 55 sich dann, wenn einer der äußeren Pole auf einen tionswirkung auf das Stellglied wird die Rückkehr Vorsprung 46 ausgerichtet ist, der andere zwischen des Maschinentisches 1 in seine genaue gewünschte zwei Vorsprüngen 46 befindet. Der mittlere Pol ist Stellung bewirkt, in der das Bild des anvisierten Teil- mit einer von einer Spannungsquelle 49 mit Wechselstrichs 12 auf die Kante 31 des Prismas 32 fällt. strom gespeisten Wicklung 48 ausgestattet, während In der in Fig. 7 schematisch dargestellten dritten 60 die äußeren Pole Wicklungen 50 und 51 tragen, Ausführungsform besteht das Kontrollorgan aus welche über Gleichrichter T₁ und r₂ einen Integraeinem mit dem Maschinentisch 1 ein Stück bildenden tionsstromkreis D bekannter Bauart speisen. Stab 40, der magnetisierte 41 oder ferromagnetische Die in die Wicklungen 50 und 51 induzierten Zonen aufweist, welche in regelmäßigen Abständen Stromstöße werden durch die Gleichrichter r_t und r₂ an der Oberseite des verschiebbaren Maschinen- 65 gleichgerichtet, dann mit Hilfe der elektronischen tisches 1, und zwar in Bewegungsrichtung, angeord- Apparatur D integriert und kombiniert. Die Appanet sind. Der Stab 40 kann gegenüber einem Magnet- ratur liefert je nach der Richtung der Abweichung kopf 42 bekannter Bauart bewegt werden, der regel- der Stellung des verschiebbaren Maschinentisches

eine positive oder negative Fehlerspannung, welche nach Verstärkung durch den Verstärker 39 der konstanten Speisespannung der Magnetspule 8 überlagert wird.

Wenn sich zwei Vorsprünge 46 des Stabs 45 gegenüber den äußeren Polen des Magnetkopfes 47 in symmetrischer Stellung befinden, sind die in die Wicklungen 50 und 51 induzierten Ströme gleich groß, aber sie haben das umgekehrte Vorzeichen, so

paaren 57 und 58, während der Minimalwert B der ausgerichteten Stellung entspricht.

Bei dieser Ausführungsform bewirkt jedes Überschreiten der gewünschten Stellung eine Erhöhung der der Magnetspule 8 zugeführten Fehlerspannung, und wenn das der Magnetostriktionswirkung unterworfene Stellglied aus Nickel besteht, wird es verkürzt und somit der verschiebbare Maschinentisch in die gewünschte Stellung übergeführt. Ist die ge-

daß die von der Apparatur D gelieferte Fehlerspan- io wünschte Stellung nicht erreicht, so bewirkt die nung gleich Null und somit ohne Einfluß auf das schwächere, an den Klemmen der Magnetspule an

Feld der Magnetspule 8 ist.

Wenn dagegen einer der äußeren Pole auf einen Vorsprung 46 ausgerichtet ist, während der andere Pol nicht ausgerichtet ist, sondern sich z. B. zwischen zwei Vorsprüngen 46 befindet, so sind die magnetischen Widerstände der beiden magnetischen Stromkreise der Wicklungen 50 und 51 nicht mehr gleich, so daß die in den Wicklungen induzierten Spannun-

Gleichrichter 54 gleichgerichtet, dann durch den Kondensator 56 integriert, welcher eine Fehlerspannung liefert, die sich sinusförmig zwischen einem Maximum A und einem Minimum B ändert

gelegte Fehlerspannung eine Verlängerung des Betätigungsorgans, so daß der Maschinentisch auch hier in die gewünschte Sollstellung gebracht wird.

Die Fig. 11 zeigt die sechste Ausführungsform, bei der das mit dem Maschinentisch ein Stück bildende Kontrollorgan eine Kondensatorplatte 61 ist, der eine zweite Kondensatorplatte 62 am Maschinengestell zugeordnet ist. Die Kapazität des Konden-

gen verschiedene Werte besitzen. Die Folge ist, daß ao sators ändert sich mit der Stellungsabweichung des die Apparatur D je nachdem, ob der eine oder an- Maschinentisches. Die Kapazität wird in einen Redere äußere Pol auf einen Vorsprung 46 ausgerichtet sonanzstromkreis R gelegt, der durch einen Impulsist, eine positive oder negative Fehlerspannung generator 63 von hoher Frequenz erregt wird. Die von liefert. Diese durch den Verstärker 39 verstärkte den Veränderungen der Kapazität des Kondensators Fehlerspannung gelangt an die Klemmen der Magnet- 25 61, 62 herrührenden Stromstöße werden durch den spule 8. Sie erhöht oder vermindert den Wert der
Gleichspannungsquelle 9 und ändert das magnetische
Feld der Magnetspule 8 entsprechend dem Versatz
der Vorsprünge 46 gegenüber dem Magnetkopf 47.

Bei der fünften, in F i g. 9 schematisch dargestell- 30 (F i g. 10). Die Fehlerspannung wird nach Verstärten Ausführungsform besteht das mit dem verschieb- kung im Verstärker 39 an die Klemmen der Magnetbaren Maschinentisch 1 ein Stück bildende Kontroll- spule 8 gelegt, um auf das Stellglied einzuwirken und organ aus einer Platte 52, welche eine Reihe von die Verschiebung des Maschinentisches in die gelängs der Fortbewegungsachse des Maschinentisches wünschte ausgerichtete, einem genau bestimmten in gleichen Abständen angeordneten Induktions- 35 Abstand der Platten 61 und 62 des Kondensators

entsprechende Stellung zu bewirken.

Bei den beiden letzten an Hand von F i g. 9, 10 und 11 beschriebenen Ausführungsformen wird die Magnetspule 8 allein von der Fehlerspannung, d. h. 40 unter Ausschluß jeder anderen Stromquelle gespeist. Die in den Fig. 12 und 13 dargestellte Lehrenbohrmaschine besitzt ein Maschinengestell 70, welches zwei Ständer 71 trägt, an denen ein beweglicher Querträger 72 vertikal verschiebbar gelagert ist, sind die Spulen des Paares 57 um einen halben Gang 45 während ein Werkzeugkopf 73 horizontal am Quergegenüber den Spulen des Paares 58 verschoben. Die träger 72 verschiebbar ist. Ein Maschinentisch 74 ist zwei Spulenpaare 57 und 58 werden von einer Span- auf dem Maschinengestell 70 in einer zur Verschienungsquelle 60 mit einem zweiphasigen Wechsel- bungsachse des Werkzeugkopfes 73 senkrechten strom mit 90° zwischen beiden Phasen, vorzugsweise Ebene geführt. Der Arbeitstisch 74 ist mit einer von erhöhter Frequenz, versorgt. Sie induzieren in 50 Kolbenstange 75 verbunden, deren Kolben 76 in den Spulen 53 einen Wechselstrom, dessen Ampli- einem am Maschinengestell 70 befestigten hydrautude gemäß der Sinuslinie wechselt, wenn der Strom- lischen Zylinder 77 gleitet. Die Verschiebungen des kreis der Spulen 53 gegenüber den Spulenpaaren 57 Arbeitstisches 74 werden durch den Druck einer von und 58 (F i g. 10) verschoben ist. Der Variator 59 einer Pumpe 78 gelieferten und durch Vermittlung gestattet es, die Stellung des Kontrollorgans 45 der 55 eines Verteilers 79 auf die eine oder andere Seite des Maximalamplitude des induzierten Stroms entspre- Kolbens 76 geförderte Flüssigkeit bewirkt, wobei der chend zu bestimmen. Der induzierte Strom wird Verteiler mechanisch durch einen Handgriff 80 gedurch den Gleichrichter 54 gleichgerichtet, dann steuert wird. Die Stange 75 des Kolbens 76 besteht durch den Kondensator 56 integriert, an dessen aus einer Eisen-Nickel-Legierung. Sie durchquert Klemmen die Fehlerspannung erscheint, weiche nach 60 eine Magnetspule 81. Der Tisch 74 besitzt ein unterVerstärkung im Verstärker 39 an die Klemmen der teiltes Meßlineal 11, welches das Kontrollorgan bil-

spulen 53 trägt. Diese mit einer der Wicklungen eines Spannungsvariators 59 in Serie geschalteten Spulen sind über den Gleichrichter 54, den Widerstand 55 und den Kondensator einer Integrationsvorrichtung mit dem Verstärker 39 verbunden.

Die Spulen 53 verschieben sich gegenüber zwei von zwei Spulenpaaren 57, 58 gebildeten Stromkreisen, deren Windungen den gleichen Gang aufweisen wie die Windungen der Spulen 53. Allerdings

Magnetspule 8 weitergegeben wird.

In diesem Fall wechselt die Fehlerspannung beim Durchgang durch Null nicht ihre Richtung, sondern sie ändert sich nur zwischen zwei Grenzen A und B (Fig. 10). Der Maximalwert^ der Fehlerspannung entspricht einer maximalen Abweichung der Stellung zwischen den Spulen 53 und den beiden Spulendet. Es wird über einen Spiegel 84 von einer Lichtquelle 83 beleuchtet.

Das Meßlineal 11 wird von einem Objektiv 85 anvisiert, welches mittels eines festen Spiegels 86 und
eines schwingenden Spiegels 87 das Bild eines Teilstrichs des Meßlineals 11 auf den Schirm 15 projiziert. Hinter dem Spalt 16 dieses Schirms befindet

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sich die photoelektrische Zelle 17. Der Schirm 15 und die photoelektrische Zelle 17 sind auf einem kleinen Schlitten 91 montiert. Dieser ist durch Betätigen einer mit diesem Schlitten 91 mechanisch verbundenen, unterteilten Trommel parallel zur Verschiebungsachse des Tisches 74 verschiebbar. Wie bei der in F i g. 1 beschriebenen Ausführungsform ist die photoelektrische Zelle 17 mit der elektronischen Apparatur 18 verbunden, welche die Stromänderungen oder von dieser Zelle ausgesandten Stromstöße in Impulse von kurzer Dauer umformt, welche in der zweiten elektronischen Apparatur 19 in Wechselstrom von rechtwinkliger Form umgeformt werden. Durch Integration der Abflußzeiten in der einen oder anderen Richtung mit Hilfe des Apparates E erhält man wie in der beschriebenen ersten Ausführungsform eine Fehlerspannung, welche hernach der konstanten Speisespannung der Magnetspule 81 überlagert wird.

Die in Fig. 12 und 13 beschriebene Steuervor- ao richtung arbeitet wie folgt:

Vorausgesetzt, daß die Teilstriche des Meßlineals 11 um 1 mm voneinander entfernt sind, gestattet die unterteilte Trommel 92 in bekannter Weise durch Verschieben des Schlittens 91 eventuell Bruchteile eines Millimeters des gewünschten Maßes festzustellen. Um z. B. den Tisch 74 um einen Betrag von 170, 456 mm zu verschieben, stellt der Benutzer zuerst die Stellung des Spalts 16 auf dem Schirm 15 mittels der Trommel 92 auf das Maß 456 ein. Er betätigt hernach den Steuerhebel 80 und führt den Tisch 74 so nahe wie möglich an das gewünschte Maß heran, das durch übliche Mittel z. B. optisch kontrolliert wird. Sobald der Tisch 74 bis auf einen sehr kleinen Bruchteil eines Millimeters an das gewünschte Maß herangekommen ist, blockiert der Benutzer die hydraulische Steuerung und setzt die durch Magnetostriktion auf die Kolbenstange 75 wirkende Steuervorrichtung in Tätigkeit, welche den Tisch 74 automatisch in die genaue gewünschte Stellung führt.

Man weiß, daß man durch Magnetostriktion einen einem veränderlichen magnetischen Feld unterworfenen Stab von z. B. 50 cm Länge bis zu 10 Mikron mit sehr großer Genauigkeit verlängern bzw. verkürzen kann. Mit den zur Zeit im Gebrauch befindlichen mechanischen oder hydraulischen Steuerungen eines Maschinentisches läßt sich eine maximale Genauigkeit von 2 Mikron erreichen. Die durchgeführten Versuche haben gezeigt, daß man mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dagegen eine Genauigkeit erreicht, die bei einem Wert von ³/ioo Mikron liegt. Dieser Wert genügt regelmäßig für eine Werkzeug-, eine Teil- oder Meßmaschine, und der erzielte Fortschritt gegenüber den zur Zeit bekannten automatischen Vorrichtungen für die genaue Einstellung eines Tisches in derartigen Maschinen ist tatsächlich beachtlich.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Einstellen eines gegenüber dem Gestell einer Werkzeug-, Teil- oder Meßmaschine beweglichen Maschinentisches mit einer Kontrollvorrichtung, welche eine der Abweichung der Iststellung des Maschinentisches von der Sollstellung proportionale Fehlerspannung liefert, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine an sich bekannte magnetostriktiv wirkende Stelleinheit für die Feineinstellung des Maschinentisches aufweist, die mit einer Spannung beaufschlagt wird, welche von der ermittelten Fehlerspannung abhängt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetostriktive Stelleinheit ein Stellglied (3) aufweist, welches aus zwei Metallen mit entgegengesetzten magnetostriktiven Eigenschaften besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied von einem an einem Schlitten (2) befestigten Rohr (26) und einem teilweise von diesem umschlossenen einerseits am Rohrende (27) und andererseits am ein Meßlineal (11) aufweisenden Maschinentisch (1) angebrachten Stab (25) gebildet wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrollvorrichtung einen unterteilten Meßstab (11) aufweist, der relativ zu einem Mikroskop (13) bewegbar ist, welches das Bild mindestens eines Teilstrichs (12) des unterteilten Meßstabs (11) auf eine lichtelektrische Zelle (17) projiziert und dem Bild mit Hilfe einer Antriebsvorrichtung Abtastbewegungen erteilt werden, die ihrerseits Änderungen des von der lichtelektrischen Zelle (17) ausgehenden elektrischen Stroms bewirken, und daß elektronische Vorrichtungen (18) dazu dienen, die Stromänderungen in Fehlerspannungen unterschiedlicher Polarität nach Maßgabe der Stellungsabweichung des verschiebbaren Maschinentisches (1) umzuwandeln.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlerspannung nach Verstärkung mit Hilfe einer Verstärkerröhre (29) einer Magnetspule (8) zugeführt wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Speisestromkreis der Magnetspule (8) die Primärwicklung eines Transformators (30) in Serie geschaltet ist, dessen Sekundärspannung zu der Speisespannung für die Magnetspule (8) addiert wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bild eines Teilstrichs (12) des unterteilten Meßstabs (11) auf zwei lichtelektrische Zellen (35, 36) projiziert wird, die in einem Integrationskreis liegen und beiderseits eines gleichseitigen Prismas (32) für totale Reflexion angeordnet sind, derart, daß sich je nach Richtung der Stellungsabweichung des Maschinentisches (1) eine Fehlerspannung unterschiedlicher Polarität ergibt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrollvorrichtung aus einem Magnetkopf (42) besteht, der gegenüber einem Stab (40) angeordnet ist, der längs der horizontalen Verschiebungsachse des verschiebbaren Maschinentischs (1) in gleichmäßigen Abständen angeordnete magnetische Bereiche (41) aufweist und der Stab (40) und der Magnetkopf (42) relativ zueinander verschiebbar angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrollvorrichtung aus einem mit Wechselstrom gespeisten Magnetkopf (47) besteht, der gegenüber einem Stab (45) angeordnet ist, dessen Oberfläche magnetisch durchlässig ist und Querrippen (46) auf-

weist, die längs der Verschiebungsachse des beweglichen Maschinentischs (1) in gleichmäßigen Abständen angeordnet sind, und der Stab (45) und der Magnetkopf (47) relativ zueinander bewegbar bzw. schwingbar angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrollvorrichtung mindestens eine Induktionsspule (53) mit Windungen gleichmäßiger Ganghöhe längs der Fortbewegungsachse des verschiebbaren Maschinentischs (1) umfaßt, die gegenüber einem mit Wechselstrom gespeisten Spulenpaar (57, 58) mit Windungen gleicher Ganghöhe angeordnet

ist, wobei die Spulen des Paares (57) um einen halben Gang gegenüber den Spulen des Paares (58) verschoben sind und die Induktionsspule (53) gegenüber dem Spulenpaar (57, 58) verschiebbar angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrollvorrichtung im wesentlichen aus einem fremderregten Resonanzkreis (R) mit einem einzigen Kondensator besteht, dessen eine Platte (61) mit dem verschiebbaren Maschinentisch od. dgl. fest verbunden ist, während die andere Platte (62) mit dem Maschinengestell (4) fest verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen