DE1577702A1 - Elektromechanische Einrichtung zur Aufnahme eines raeumlichen Modells - Google Patents

Elektromechanische Einrichtung zur Aufnahme eines raeumlichen Modells

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DE1577702A1
DE1577702A1 DE19661577702 DE1577702A DE1577702A1 DE 1577702 A1 DE1577702 A1 DE 1577702A1 DE 19661577702 DE19661577702 DE 19661577702 DE 1577702 A DE1577702 A DE 1577702A DE 1577702 A1 DE1577702 A1 DE 1577702A1
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DE19661577702
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Kelsey Christopher George
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Data Resolved Tools Pty Ltd
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Data Resolved Tools Pty Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/004Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring coordinates of points
    • G01B7/008Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring coordinates of points using coordinate measuring machines

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Description

  • Elektromechanische Einrichtung zur Aufnahme eines räumlichen Modells Die Erfindung betrifft eine elektromechanische Einrichtung zur Aufnahme eines räumlichen Modells und zur Übertragung der gewonnenen Werte auf einen Lochstreifen, eine Zeichnung oder einen sonstigen Aufzeichnungsträger.
  • Es ist bekannt, zum Festhalten der Koordinaten einer Zeichnung einen Lochstreifen zu verwenden, so daß die Gestalt eines Modells durch die Lochungen bestimmt wird, wobei diese Information unmittelbar in eine Werkzeugmaschine zur Herstellung des Modells eingegeben werden kann. Liegt aber einmal ein Modell vor, so läßt sich nicht ohne weiteres stufen, ob das hergestellte Modell genau der Konstruktionszeichnung entspricht. Hierzu ist eine Einrichtung eUnScht, die umgekehrt die Gestalt des Modells wieder in einen Lochstreifen überträgt, um zwischen dem Ausgangslochstreifen und dem Pruflochstrifen vergleiche anstellen zu können.
  • Häufig sollen auch Meßverte des Modells gewonnen werden, die den Abmesnngen in einer schräg zur Basis des Modells verlaufenden Ebene entsprechen. Dies trifft z. B. für die erstellung einer Schablone zu, deren Umriß nicht dem Grundriß des Modells entspricht. So muß zur Herstellung einer Matrize für den Kotflügel eines traftfahrzeugs das Kotflügelmodell hinsichtlich der vertikalen und horizontalen Fahrzeugachse gedreht werden, um die Pressung in der richtigen Weise ausführen zu können. Es ist also erwünscht, die von einem Modell abgenommene Information über die räumlichen Abmessungen so umzurechnen, daß sie unmittelbar zur Herstellung einer Konstruktionszeichnung, einer Schablone oder dgl. in einer beliebigen Ebene dienen kann. Hierbei empfiehlt es sich häufig, nicht den Umweg über einen Lochstreifen zu nehmen, sondern die Zeichnung in der gewünschten Ebene oder den gewünschten Ebenen unmittelbar mittels eines entsprechend gesteuerten Zeichengerät es vorzunehmen.
  • Bei der Herstellung kleiner Gegenstände ist es häufig vorteilhaft, von einem vergrößerten Modell desselben auszugehen, dessen Abmessungen genau bestimmt werden können. In diesem Falle empfiehlt es sich, die gewonnene Information zunächst auf Lochstreifen zu nehmen und dann auf den kleineren Maßstab umzurechnen. Das große Modell wird von da an entbehrlich.
  • Aufgabe der Br£indang ist die Schaffung einer Einrichtung zur Aufnahe eines Modells, mit der die genannten und ähnliche Aufgaben der Praxis in einfacher Weise selbsttätig bewältigt verden können.
  • Die erindungsgemäße Einrichtung, die zur Lösung dieser Aufgabe dient, ist in den am Schluß beigefügten Ansprüchen beschrieben.
  • Ein Ausführungsbeispiel derselben wird nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert. Hierin sind: Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Einrichtung, Fig. 2 ein Längsschnitt der Abtastvorrichtung, Fig. 3 eine Draufsicht derselben, Fig. 4 ein Teilschnitt der zeichnerischen Ausgabevorrichtung längs der Ebene 4-4-4 in Fig. 1, Fig. 5 eine Darstellung der getrieblichen Verbindung einer der drei elektrischen Abnahmevorrichtungen, Fig. 6 die Darstellung einer Ausgabevorrichtung und Fig. 7 ein Blockschaltbild der elektrischen Anlage.
  • Zur Drehung der Zeichenebene wird erfindungsgemäß von der Vektoraddition einander entsprechender Linien auf zwei zusammengehörigen Ansichten Gebrauch gemacht, die auf den Ausdruck "# yi cos A # xj sin A", wobei A der Drehwinkel gegen die dritte Ansicht des Ausgangskoordinatensystems ist, hinausläuft. Wenn eine Zeichenebene um den Winkel A in der einen Ebene und um den Winkel B in einer dazu senkrechten Ebene (Z-Ebene) gedreht wird, ergibt sich eine zusammengesetzte Drehung um eine Zvischenachse nach der Formel zO sin B + (+ xi sin A + yi cos A) cos B.
  • Diese Ausdrücke lassen sich ableiten durch Betrachtung der Abszisse und Ordinate der Projektion eines Punktes, wobei die betreffende Zeichenebene durch den Ursprung der Abszisse und der Ordinate verläuft und der Drehwinkel vom Grundriß zu der Ordinate gerechnet wird. Die Vorzeichen der trigonometrischen Funktionen hängen natürlich von dem Quadranten ab, in welchem die Zeichenebene liegt.
  • Das gleiche läßt sich durch die folgenden drei Gleichungssysteme ausdrücken: x = Xi cos A + Y1 sin A; xO = x cos B + z sin B; x = x cos B-zOsin B y= -x1 sin A + Y1 cos A; yo = y ; y = yo Z = zj ; zO=-x sin B+z cos B ; z = xO sinB+zocos B Hierbei bedeutet der Suffix i das Eingangssignal, während der Suffix o sich auf das Ausgangssignal bezieht.
  • Wie Fig. 1 und 2 zeigen, ist erfindungsgemäß eine Grundplatte 10 mit einem ersten durch Schraubenspindeln 12 schwenkbaren Tisch 11 versehen, auf dem ein zweiter schwenkbarer Tisch 13 mittels Schraubenspindeln 14 angebracht ist. Der Tisch 13 trägt ein Modell 16 und die Grundplatte trägt zwei senkrechte eeitenwände 18, auf denen sich Laufschienen 19 befinden. Auf den Schienen 19 laufen Rollen 20, die auf Achsen 21 eines Iängssupports 22 drehbar sind.
  • Der Längssupport 22 besitzt seinerseits zwei in Querrichtung verlaufende Schienen 24, auf denen Rollen 25 eines Quersupports 26 laufen. Der Quersupport 26 trägt seinerseits einen vertikal verschiebbaren Tasterhalter 27, an dessen unterem Ende ein Taster 28 befestigt ist.
  • Ein perforiertes Stahlband 31 ist mit seinen Enden am Support 22 befestigt und verläuft über Stifträder 32, deren Drehung der Längsbewegung des Tasters genau entspricht. In gleicher Weise werden Stifträder 34 von einem Band 35 angetrieben, dessen Enden am Quersupport 26 befestigt sind. Ferner greift eine am Tasterträger 27 angebrachte, genau bearbeitete Zahnstange 37 in ein Zahnrad 38, das vorzugsweise federnde Zähne besitzt, um so das Zahnrad 38 bei Vertikalbewegungen des Tasters 28 zu verstellen. Die Drehung dieses Zahnrades stellt die Eingangsgröße zi dar.
  • Von den Stifträdern 32 und 34 werden Drehmelder angetrieben, deren Anordnung am besten aus Fig. 5 ersichtlich ist. Sie zeigt die betriebliche Verbindung der Drehmelder mit dem Sti£trad 32. Die Anordnung für das Stiftrad 34 ist entsprechend.
  • Das Stiftrad 32 treibt ein Wechsel getriebe 41, so daß durch Ein-Stellung des gleichen Übersetzungsverhältnisses in allen Wechselgetrieben eine gleichmäf3ige Maßstabänderung durchgeführt werden kann. Die Abtriebswelle 42 des Wechselgetriebes 41 ist mit einem Komponentenzerleger 43 verbunden, der zwei Abtriebswellen 44 und 45 besitzt. Die eine Abtriebsvelie dreht sich um einen Betrag, der gleich dem Eingangswinkel, multipliziert mit dem Cosinus einer bezugsgröße ist, srXhrend dle andere Abtriebiwelle sich um den Bingangswinkel, multipliziert mit dem Sinus der gleichen Bezugsgröße dreht. Die Bezugsgröße wird durch einen einstellbaren Winkel A gegeben, während die Eingangsgröße des Stiftrades 32 der Wert xi ist. Ebenso ergeben sich abgeleitet von der Eingangsgröße yi des Stiftrades 34 die Ausgangswerte yi cos A und yi sin A.
  • Von den Abtriebswellen 44 und 45 werden Differentialdrehmelder 49 bzw. 50 angetrieben. Diese treiben über entsprechende Untersetzungsgetriebe 51 und 52 weitere Drehmelder 53 und 54, um so eine Fein- und Grobverstellung der elektrischen Signale zu gewinnen. Die Signale werden derart addiert, daß sich Ausgangsgrößen y = yi cos A - zi sin A und x = xi cos A + yi sin A (Fig. 7) ergeben.
  • Eine etwas abweichende Anordnung gilt für den vertikal verschiebbaren Taster, weil hier die Drehmelder 58 und 59 über ein Getriebe 41 unmittelbar von der vertikalen Verschiebung des Tasters 28 verstellt werden. Die Drehmelder 58 und 59 sind wieder über eine Untersetzung 60 verbunden, um so Fein- und Grobanzeige zu liefern. Wird die x-Achse durch den Taster gelegt, so ist die Ausgangsgröße der letzteren Drehmelder gleich oder proportional der Größe xi - x.
  • Bin instellgeber 61 verstellt zwei Binstellmotoren 62 und 63 über Verstärker 64 und 65, sowie Schleifengeber 66 und 67, die sur Rückführung dienen. Der Einstellgeber 61 bestimmt den ersten Drehwinkel A und ist mit einer entsprechenden Skala versehen.
  • Der Einstellmotor 62 ist über den Schleifengeber 66 mit dem einen Komponentenzerleger 43 verbunden. Der andere Komponentenzerleger 43 wird in gleicher Weise von dem anderen Einstellmotor 63 mit der Bezugsgröße A versorgt. Ein Differentialgeber 69 ermöglicht eine geringe Verstellung des zweiten gomponentenzerlegers 43 zwecks größerer Genauigkeit.
  • In weicher Weise dient ein zweiter Einstellgeber 71 zur Voreinstellung der Komponentenzerleger 72 und 73(Fig. 7) auf einen zweiten Drehwinkel B.
  • Durch Anwendung der erwähnten Staffelung in Fein- und Grobverstellung können die Größen x, y und z für alle Verschiebungen des Tasters innerhalb einer einzigen Umdrehung der Drehmelder 53, 54 und 59 für die Grobverstellung gehalten werden. Wenn der Bedienungsmann mit dem Taster ein Modell abtastet, werden also durch die kombinierten Bewegungen des Tasterhalters, des Quersupports und des Längssupports die Augenblickskoordinaten eines Punktes xi, yi und zi in feine und grobe elektrische Signale x, y und z umgeformt, die einer Drehung der Abtastebene um einen Winkel A um die Achse IX1-O-IX entsprechen.
  • Fig. 4 zeigt einen Teilschnitt einer zeichnerischen Ausgabevorrichtung 74, die sich über die ZeichenflAche 75 eines Zeichentisches 76 bewegt. Der Zeichentisch 76 weist zwei Lkngsschienen 77 auf, auf denen Rollen 78 eines Längsausgabewagens 79 laufen.
  • Auf dem Ausgabewagen 79 sind zwei unabhängig angetriebene Querausgabewagen 80 auf Rollen 81 verschiebbar, die auf Schienen 82 des Wagens 79 laufen. Der Längswagen wird z. B. vom Ausgangsservomotor 86 in Richtung x0 angetrieben, während die Querwagen durch die Servomotoren 87 und 88 für die Richtungen y0 und zO verstellt werden. In jedem Falle geschieht der Antrieb über ein Getriebe 89 (Fig. 7) auf Stifträder 91, die ein Lochband 90 mitnehmen. In gleicher Weise wie bei der Eingabe sind die Lochbänder 90 über die Stifträder 91, tomponentenzerleger und Drehfeldgeber derart gekoppelt, daß sie die Größen (xO cos B-ZO sin B), yO und (xO sin B + ZO cos B) in elektrischen Spannungen in Fein-und Grobkanälen erzeugen.
  • Wenn die Ausgabevorrichtung sich in ihrer richtigen Stellung befindet, ergibt sich keine Differenz zwischen diesen Ausgangsgrößen und den Größen x, y und z. Demgemäß ist der Eingabekanal für Feinverstellung elektrisch mit dem Ausgabekanal für Feinverstellung verbunden, während der Eingabekanal für Grobverstellung elektrisch mit dem Ausgabekanal für Grobverstellung verbunden ist.
  • Tritt beispielsweise eine Differenz in der Größe z auf, so erscheint eine Spannung an den Ausgängen der Drehmelder 94 und 95, die über das Getriebe 96 verbunden sind. Diese Spannungen werden einem Sektorschalter 97 oder dgl. zugeführt, der die Amplitude der Abweichung im Grobkanal, d. h. die Ausgan.gsgröße des Drehmelders 95, mit einer Bezugsspannung vergleicht und die Abweichung auf einen Verstärker 99 gibt, wenn die Abweichung größer als die Bezugsspannung ist. Andernfalls verbindet der Schalter 97 die Abweichung im Feinkanal, die am Ausgang des Drehmelders 94 auftritt, mit dem Verstärker 99. In ähnlicher Weise arbeiten die beiden anderen Sektorschalter 100 und 101. Die Ausgangsgrößen der drei Verstärker 99 werden auf Motoren 86, 87 und 88 gegeben, die über entsprechende Vorgelege 89 die zugeordneten Stifträder 91 derart verdrehen, daß die Spannungsabweichungen verschwinden. Wenn dies erreicht ist, haben die Ausgaberäder die übereinstimmende Lage mit den Eingaberädern 32 und 43, sovie 38 erreicht.
  • Mit den Ausgaberädern 91 sind über Getriete 107, 108 und 109 Codiervorrichtunjen 104, 105 und 106 verbunden. Die Ausgänge dieser Codiervorrichtungen sind mit einer digitalen Anzeigetafel 110 verbunden, so daß in jedem Augenblick die abgetastete Größe abgelesen werden kann, während die Ausgabespannung gleichzeitig auf ein Programmiergerät 111 gegeben wird. Das Programmiergerät enthält z. B. eine Reihe von Folgeschaltern, die von Relais derart betätigt werden, daß sie Lochsignale für die Größen xo, y0 und zO erzeugen. Je nach der Art des verwendeten AuEzeichnungsträgers können natürlich auch andere Analog-Digitalumsetzer verwendet werden.
  • Die Ausgangsgröße des Programmiergeräts wird auf einen StreiBenlocher 112 gegeben, der seinerseits auf das Programmiergerät rückgekoppelt ist, um die Lochungsfolge zu steuern. Ein Hilisgerät 113 ist wie üblich vorgesdhn, um Instruktionen hinsichtlich eines parabolischen Anlaufs der Streifenlochvorrichtung und dgl. zu geben.
  • Zahlreiche Bauelemente der Schaltung nach Fig. 7 stimmen mit ein ander überein. Nachstehend werden übereinstimmende Teile aufgezählt: Drehmelder 118 entspricht Drehmelder 58 Getriebe 119 " Getriebe 60 Drehmelder 120 § Drehmelder 59 Drehmelder 121 H Drehmelder 94 Getriebe 122 Getriebe 96 Drehmelder 123 " Drehmelder 95 Differential- Differentialgeber 124 n geber 50 Differential- Differentialgeber 125 " geber 50 Getriebe 126 n Getriebe 52 Differential- Differentialgeber 128 geber 54 Einstell- Einstellmotor 130 " motor 62 Einstell- Einstell-Rotor 131 n motor 63 Differential- Differentialgeber 132 " geber 69.
  • Der Drehmelder 132 dient ähnlich wie der Drehmelder 69 zur Nachstellung des Koordinatengleichlaufs.

Claims (11)

  1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Elektromechanische Einrichtung zur Aufnahme eines räumlichen Modells, dadurch gekennzeichnet, daß ein gleichzeitig in drei zueinander senkrechten goordinatenric htungen verschi ebbarer Taster (27, 28) mechanisch mit drei elektrischen Abnahmevorrichtungen (41) verbunden ist und daß die Abnahmevorrichtungen an elektrisch gesteuerte Auf zeichnungsvorrichtungen (74, 112) angeschlossen sind.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Taster (27, 28) in Z-Richtung verschiebbar in einem Support (26) gelagert ist, der seinerseits in Y-Richtung verschiebbar in einem weiteren Support (22) gelagert ist, welcher in X-Richtung auf einer an einer Grundplatte (10) befestigten Führung (19) verschiebbar ist.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Abtahmevorrichtungen Jeweils die Relativverschiebungen zwischen einem verschiebbaren Glied und seinem Träger messen.
  4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die AuEzeichnungsvorrichtungen mindestens drei Servomotoren (86, 87, 88) für die drei Koordinatenrichtungen, die je ein Codiergerät (104, 105, 106) antreiben, enthalten.
  5. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Codiergerät eine digitale Ausgabevorrichtung (110), einen Streifenlocher (112) oder beides steuert.
  6. 6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Servomotoren zwei Zeichenstifte (71) gemeinsam in einer Richtung und getrennt in einer dazu senkrechten Richtung antreiben.
  7. 7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativverschiebungen zwischen den beiden Supporten und zwischen dem zweiten Support und seiner Führung jeweils auf einen Komponentenzerleger (43) gegeben werden, dessen Abtriebswellen(44, 45) mit Drehmeldern (49, 50) verbunden sind, daß die Relativverschiebung zwischen dem Taster (28) und seinem Support (26) einen weiteren Drehmelder (58) steuert und daß die Ausgangsspannungen der Drehmelder in bestimmter Weise algebraisch addiert werden, bevor sie auf die drei Servomotoren der Aufzeichnungseinrichtung gegeben werden.
  8. 8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die algebraischen Summen nach folgendem Gleichungssystem gebildet werden: z=zi cos A+yi sin A; zo=z cos B+x sin B; z=zo cos B-xo sin B y=-zi sin A+Yi cos A; yo=y ; yO=y x=xi ; xo=-z sinB+x cos B; x=zo sin B+xo cos B, wobei xi, Yi und zi die Verschiebungen des Tasters in den drei Koordinatenrichtungen, x, y und z die algebraischen Summen am Ausgang der Abnahmevorrichtung, xO, y0 und zO die Steuerspannungen für die Servomotoren der AuEzeichnungsvorrichtung, A ein Drehwinkel um die eine Richtung des Abtastkoordinatensystems und B ein Drehwinkel um eine andere Richtung des Abtastkoordinatensystems sind.
  9. 9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Grundplatte (10) der Abtastvorrichtung ein in seiner Schräglage verstellbarer Tisch (11) befestigt ist, der einen zweiten, ebenfalls in seiner Schräglage verstellbaren Tisch (13) trägt, so daß ein auf dem zweiten Tisch befindliches Modell (16) in zwei zueinander senkrechten Achsen gegen die Grundplatte (10) geneigt werden kann.
  10. 10. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Getriebe (41) mit veränderbarer Übersetzung zwischen den verschiebbaren Teilen und den elektrischen Abnahmevorrichtungen zwecks Maßstabänderung der Aufzeichnung.
  11. 11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebe als Wechseiräder ausgebildet sind.
DE19661577702 1966-08-13 1966-08-13 Elektromechanische Einrichtung zur Aufnahme eines raeumlichen Modells Pending DE1577702A1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2281552A1 (fr) * 1973-01-02 1976-03-05 Maag Zahnraeder & Maschinen Ag Dispositif pour controler le profil d'une denture

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