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Kompensationseinrichtung zur Aufhebung von Kippfehlern, insbesondere
bei Komparatoren, Meßmaschinen, Längenteilmasohinen und anderen Präzisionsmaschinen
Die erfindung betrifft eine Einrichtung zur Kompensation von Kippfehlern, die durch
Richtungsabweichungen auf Führungsbahnen bewegter Schlitten hervorgerufen werden,
deren Ursache in der Ungenauigkeit (Unebenheit) der Führungsbahnen des Kastenbettes
oder in der Ungenauigkeit der Führungselemente des Schlittens liegen, die bei den
genannten einrichtungen dazu führen, daß die Kopiergenauigkeit bzw. Positioniergenauigkeit
nachteilig beeinflußt wird.
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Einrichtungen oder Maschinen dieser Art bestehen in der Regel aus
einem möglichst formstabilen Kastenbett, das mit Führungsbahnen versehen ist, die
Je nach Belastung und Genauigkeitserfordernissen verschieden ausgeführt sind und
ein ein dazu beweglichen Schlitten, der gleitend oder rollend auf diesen Führungsbahnen
bewegt und Je nach Anwendungsfall von Hand oder automatisch betätigt wird. Die Oberfläche
des Sohlittens ist zur Aufnahme der Prüflinge oder Werkstücke bestimmt. Das sind
bei einem Komparator in den meisten Fällen Maßstäbe, deren Teilungen mit dem Kopiermaßstab
des Komparators verglichen werden sollen, bei einer Me#maschine, versohiedenartigste
Werkstüoke, die auf Maßhaltigkeit zu überprüfen sind. Bei einer Teilmasohine hingegen
befindet sich an der Stelle des Prüflings der zu teilende Maßstab (Teilungsträger).
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Komparatoren und Me#maschinen 52Rd mit Hinstell- und Meßmikroskopen
bestückt, an denen die Meßwerte eingestellt und abgelesen werden, oder sie enthalten
lichtelektronische Me#- oder Abtasteinriohtungen, bei denen die Me#-worte grafisck
oder numerisch registriert werden. Bei Teilmaschinon bofindot sich anstelle des
Einstellmilcroskopes das Roi#workzeug, das kann für Metallma#stäbe ein Teilstiohol
oder für Glasma#stäbe ein Toildiamant sein.
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Das Kopieroriginal besteht in Form einer Teilspindel (Präzisicnsgewindespindel),
die von Hand oder automatisch mit Unterbrechung betrieben wird, wodurch der Teilstrich
seine schrittweise Bewegung erhalt und nach Ausführung eines Teilschrittes zum Stillstand
gelangt. Während der Zeit des Stillstandes wird der Teilstrich aufgetragen.
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Die Hauptbemühungen gehen in allen Fällen dahin, möglichst fehlerfreie
Meß- oder Einstellergebnisse zu erzielen.
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Die Anforderungen, die diesbezüglich gestellt werden, sind sehr unterschiedlicher
Art. Von dem Schlitten wird gefordert, da# er bei einer Verschiebung nicht die geringste
Verkippung erfährt, da sich die daraus resultierenden Eippfehler als Fehler erster
Ordnung auswirken, Für die Binhaltung dieser Forderungen wird ein erheblicher AuSwand
getrieben, da sie eine der Grundbedingungen für die einzuhaltende Genauigkeit bedeutet.
So werden dieFührungsbahnen auf Spezialmaschinen geschliffen und der zu bewegende
Schlitten dazu genauestens eingeschabt oder eingeläppt. Bei anderen Ausführungen
wird zur Erzielung der erforderlichen Leichtbeweglichkeit der Schlitten auf Präzisionsrollen
oder Präzisionswälzlagern geführt. Diese werden teils starr, teils federnd angeordnet,
um den Schlitten in einer möglichst geradlienigen Richtung zu führen.
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Zum anderen sind Einrichtungen bekannt, bei denen durch strenge Einhaltung
meßtechnischer Grundsätze (Abbe'sches Komparatorprinzip) Kopieroriginal und Prüfling
in einer Richtung hintereinander in der gleichen Höhe auf dem Schlitten angeordnet
sind. Eine Anwendung dieser Grundsätze auf Geräte oder Maschinen für lange Prüflinge
bzw. Werkstücke führt jedoch zu Gerätedimensionen die statisch und bearbeitungstechnisch
nur schwer zu beherrschen sind, außerdem tritt hierbei der Temperatureinflu# in
weit stärkerem Umfang nachteilig in Erscheinung. Bs liegen auoh Einrichtungen vor,
bei denen das Kopieroriginal und der Prüfling parallel neboneinander oder übereinander
auf dem Schlitten zu befestigen sind. Bei andoren bekannten Einriohtungen liegt
das Kopieroriginal parallel zur Me#achse im Kastenbett.
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Durch sinnvolle Anordnung umfangreicher optischer Mittel (Eppenstein-Prinzip)
werden damit die auftretenden FUhrungsfehler eliminiert.
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Bei einer anderen Einrichtung, bei der das Kopieroriginal ebenfalls
parallel zur Meßachse liegt, ist zum Ausgleich kleiner Neigungen ein pendelndes
optisches Blement im Strahlengang vorgesehen, das an Gliederketten oder Fäden befestigt
ist.
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Weiterhin sind Systeme bekannt, bei denen zur Kippwinkelerfassung
ein Ebenheitsnormal mit zwei Rastern vorgesehen ist, oder optische Lineale in Form
von licht elektronischen Autokollimationsfernrohren mit zugehörigem Planspiegel
Anwendung finden. Desweiteren sind Sinrichtunen beschrieben, bei denen zwei Mutterma#stäbe
oder ein Mehrfach-Draht lineal oben genanntem Zweck dienen.
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Alle diese getroffenen Ma#nahmen zur Erlangung eines fehlerfreien
Schlittenablaufes sind sehr aufwendig und führen nur teilweise zur Erfüllung der
gestellt-en Forderungen, da alle sich bewegenden Elemente mit Herstellungsfehlern
behaftet sind. Darüberhinaus muß beim Dauergebrauch mit Abnutzungserscheinungen
gerechnet werden. Durch geringfügige Verlagerung der Führungsbahnen kann der Ablauf
des Schlitt ens ebenfalls nachteilig beeinflußt werden.
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Der Zweck der Erfindung besteht darin, eine Anordnung technischer
Mittel so zu treffen, da# die Kippfehler die sich als Fehler erster Ordnung auswirken,
von vornherein eliminiert werden, so daß sie sich nicht auswirken können.
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Erfindungsgemä# wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß sowohl der Prüfling
oder Teilungsträger als auch das Kopieroriginal, parallel und unbeweglich übereinander
jeweils auf einem Tisch im Kastenbett angeordnet sind. ueber beiden bewegt sich
gleitend oder auf Wälzlagern geführt der Schlitten. In diesem Schlitten ist eine
Pendelschwinge in Richtung der Me#achse frei beweglich in Schneiden, Federbändern,
Wälzlagern oder anderen Lagern angeordnet. Durch die Wirkung
der
Schwerkraft stellt sich diese Pendelsohwinge infolge ihres Higengewiohtes und unter
Einwirkung eines zusätzlichen an ihrem unteren Eade befindlichen Massestückes immer
selbsttätig in die vertikale Lage. Sie folgt somit nicht einer Verkippung des Schlittens
bei dessen Bewegung auf den Führungsbahnen des Kastenbettes.
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Die Pendelschwinge trägt sowohl das Einstellmikroskop für den Prüfling,
als auch das Meßmikroskop zum Ausmassen der Teilung nach der Teilung des Kopierma#stabes.
Die Mikroskope können horizontal, vertikal oder schräg angeordnet werden.
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Anstelle des Meßmikroskopes kann sich auch ein lichtelektronisches
Abtastsystem befinden, das die Meßwerte grafisch oder numerisch registriert. Bei
einer Anwendung dieser Anordnung auf Teilmasohinen tritt anstelle des Einstellmikroskopes
ein Gehänge mit dem teilstichel (Teildiamant), dessen Funktion darin besteht, nach
beendeter Ausführung eines jeden Teilschrittes den Teilstrich auf den Teilungsträger
aufzutragen. Der letzte Teil der Schlittenverstellung, die Feinverstellung, wird
durch das Stellglied mit einer sehr geringen Geschwindigkeit ausgeführt. Die Masse
der Pendelschwinge gerät dadurch nur in eine geringfügige Schwingung. Diese wird
durch eine geeignete Schwingungsdämpfung reduziert bzw. aufgehoben.
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Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen näher
erläutert werden. es zeigen: Fig. 1 den längsschnitt eines Komparators, Sig. 2 den
zugehörigen Querschnitt, Fig. 3 die Längsansicht einer Längenteilmasohine, Fig.
4 den zugehörigen Querschnitt.
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Beim Ausführungsbeispiel 1 wird auf dem Xastenbett 1 der zu bewegende
Schlitten 9 durch die Wälzlager 10 längs und die Wälzlager 11 quer geführt. Der
Tisch 4 dient zur Aufnahme des Prüflings 5. In die im Kastenbett 1 angeordnete Maßstabauflage
2 ist das Kopieroriginal 3 eingelegt. Auf dem Schlitten 9 ist in den Lagern 8 die
Pendelsohwinge 6
in Richtung der Meßachse beweglich gelagert. Ein
Massestück 14 bewirkt deren ständige Vertikalstellung. Über dem Prüfling 5 ist in
der Pendelsohwinge 6 das Einstellmikroskop 7 fest angeordnet. Desgleichen sind über
dem Kopieroriginal 4 die Lichtquelle 12 und darunter das Meßmikroskop 13 in der
Pendelsohwinge 6 fest angeordnet.
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Die Lichtquelle 12 ist zweckmäßigerweise so ausgeführt, daß sich nur
das Beleuohtungsprisma auf der Pendelsohwinge 6 befindet und der Leuchtkörper selbst
außerhalb des Kastenbettes 1 seine Aufstellung findet. Das Massestück 14 taucht
zum Zwecke der richtungsstabilisierung in die Schwingungsdämpfung 15. Mittels der
Hinstellsohrauben 16 kann die gesamte Hinrichtung horizontiert werden.
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Beim Ausführungsbeispiel 2 tritt anstelle des Prüflings das Werkstück,
im vorgesehenen Falle ein Teilungsträger 21.
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Die Pendelschwinge 25 ist in den Lagern 17 im Schlitten 22 aufgenommen.
Sie trägt an ihrem oberen Ende ein Teilstichelgehänge 19, welches für die Aufnahme
des Teilstiohels 20 bestimmt ist und am unteren Ende das Massestüok 28 zu ihrer
Tortikalkaltung. Das Teilstichelgehänge 19 und damit der Teilstichel 20 werden durch
das auf dem Schlitten 22 befindliche Reißerwerk 18 betätigt. Der Schlitten 22 erhält
seine Vorsohubbewegung (Teilungssohritt) durch den Teilspindelantrieb 31 über die
Teilspindel 23. Die Feinpositionierung erfolgt in Form einer zusätzlichen Längsverschiebung
der Teilspindel 23. Diese wird bei Unsymmetrie eines Teilstriches des Kopierma#stabes
26 mit dem Spalt des lichtelektronischen Tastsystems 27 durch die Lichtquelle 24
ausgelöst und durch das Stellglied 30 vollzogen. Zur Riohtungsstabilisierung der
Pendelschwinge 25 taucht das Massestück 28 in die Schwingungsdämpfung 29.