DE1698329C - Einrichtung zur Ermittlung der La ge eines angetriebenen Maschinenteils - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Er- Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung, die sich

mittlung der Lage eines angetriebenen Maschinen- im wesentlichen mechanischer Hilfsmittel bedient,

teils mittels mit Kugelumlaufführung versehener be- deren Herstellungspreis im Vergleich zu den elek-

sonderer Meßspindel und Spindelmutter. Sie ist ins- trisch-opltischen Einrichtungen gering ist, wird die

besondere vorteilhaft zur Feststellung der gegen- 5 Aufgabe, die gegenseitige Lage von bewegten Ma-

seitigen Lage bewegter Maschinenteile anwend- schinenteilen zu ermitteln, durch analoge oder

bar. digitale Umsetzung der Lageänderung in einem Meß-

Sogenannte" Schraubengetriebe, die mit Kugel- wert bei Vermeidung der oben geschilderten Nach-

umlaufführung versehen sind und aus Spindel und teile gelöst.

Spindelmutter bestehen, -sind bekannt. Es ist auch io 'Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß bekannt, ein solches Getriebe für die Lenkung von die Spindelmutter von dem Maschinenteil transKraftfahrzeugen zu verwenden. Ein Teil der Lenk- latorisch bewegt wird, wodurch sich in an sich besäule ist dabei als Spindel ausgebildet, auf der die kannter Weise die Spindel, von der unmittelbar oder Spindelmutter bewegbar ist. Über.die Spindelmutter mittelbar ein Meßgerät für Drehwinkel angetrieben erfolgt der Antrieb weiterer Elemente für die 15 wird, dreht.
Lenkung. Vorteilhafterweise werden bei dieser Lösung weder

Es ist weiterhin bekannt, auf dem Maschinentisch, eine Hilfsmeßeinrichtung noch ein Servosystem bedessen Lage festzustellen ist, eine Zahnstange vor- nötigt. Dadurch entfallen auch die weiteren, vorzusehen, in die ein Zahnrad eines Getriebes eingreift, stehend angegebenen Schwierigkeiten. Wenn bei über das die Translationsbewegung des Tisches in ao der erfindungsgemäßen Einrichtung — z. B. durch eine Rotationsbewegung des mit Meßeinrichtungen Verschleiß, obwohl dieser wegen der geringen versehenen Getriebes umgeformt wird. In dieser An- mechanischen Belastung sehr gering ist — ein Fehler Ordnung ist der Meßfehler wegen der Verwendung auftreten sollte, wird dieser Fehler weitgehend untereines Getriebes relativ hoch: Zum immer vor- drückt, da die Spindel als Mittelwert aller Behandenen Getriebefehler kommt das Getriebespiel 25 rührungspunkte Spindelmutter—Spindel bewegt wird, infolge Verschleiß, der bei Übergang Zahnstange— so daß ein einzelner Fehler kaum in Erscheinung Zahnrad besonders groß ist, da immer nur eine tritt. Außerdem besteht ein Vorteil darin, daß das Zahnflanke jedes Getriebeteils im Eingriff ist und die Übersetzungsverhältnis in Form unterschiedlicher Bewegung überträgt. Der Verschleiß ist darüber hin- Steigungen des Gewindes beliebig wählbar ist, da aus ungleichmäßig, da die Mitte des Maschinenbettes 30 wegen der geringen zu übertragenden Kräfte das Gehäufiger durchfahren wird als die Ränder. Eine windefleisch sehr gering sein kann. Die die VerKorrektur des Fehlers ist daher unmöglich, da Wendung in normalen Spindelantrieben erschwerende er an den verschiedenen Stellen verschieden groß fehlende Selbsthemmung bei Verwendung von Kugelist, umlaufgewinden tritt bei der erfindungsgemäßen Ein-

Es ist außerdem bekannt, mittels eines Schrauben- 35 richtung als weiterer Vorteil in Erscheinung. Außergetriebes eine Translationsbewegung in eine Dreh- dem ist es vorteilhaft, daß die meßtechnischen bewegung umzuwandeln. Um eine derartige Um- Schwierigkeiten zur Messung translatorischer Bewandlung zu ermöglichen, ist die Steigung des Ge- wegungen dadurch behoben werden, daß die transwindes der Spindel sehr groß (Steilgewinde). Für eine latorische Bewegung in eine Rotationsbewegung Meßeinrichtung zur Ermittlung der Lage eines be- 40 übergeführt wird. Dadurch können Meßeinrichtungen, wegten Maschinentisches ergeben sich dadurch un- die für rotatorische Bewegungen leicht und genau zulässig große Meßfehler. Würde man die Steigung herstellbar sind, zur Messung translatorischer Beauf ein zulässiges Maß verringern, ergibt sich je- wegungen verwendet werden. Dies gilt sowohl für doch — wie bekannt — eine Selbsthemmung. Der- analoge Meßmittel, wie z. B. für Drehgebersysteme, artige Anordnungen sind daher nicht für eine Ein- 45 Resolver, Selsyn-Systeme u. ä., als auch für Impulsrichtung zur Ermittlung der Lage eines bewegten geber für digitale Messungen, wie Lichtraster oder Maschinentisches geeignet, sofern durch diese die Magnetimpulsscheiben.

Translationsbewegung des Maschinenteils unmittel- Um eine genaue Messung zu gewährleisten, wer-

bar in eine Drehbewegung umgewandelt werden den in einer weiteren Ausbildung der Erfindung zwei

soll. 50 Meßsysteme auf der Spindel aufgebracht. Für den

Um mit den vorstehend erwähnten Anordnun- Fall, daß beide Meßergebnisse nicht übereinstimmen,

gen eine Translationsbewegung in eine Rotations- erfolgt ein Signal, daß die Messung wiederholt und/

bewegung umzuwandeln, ist es außerdem bekannt, oder der Antrieb abgeschaltet werden muß. Die

am Maschinentisch als Hilfsmeßeinrichtung einen Meßmittel können gleich oder verschieden sein, sie

Differential-Transformator vorzusehen und diesem 55 müssen lediglich, um sie vergleichen zu können, in

ein Servosystem zur Steuerung der Position einer dasselbe System — beispielsweise ein analoges

Spindelmutter mit Kugelumlaufführung nachzu- System in ein digitales oder umgekehrt — umgeformt

schalten. Abgesehen von dem durch die Hilfs- werden.

meßeinrichtung und das .Servosystem bedingten zu- Ein weiterer Vorteil der Verwendung eines Kugelsätzlichen Aufwand ist hierbei weiter nachteilig, daß 60 Umlaufsystems besteht darin, daß es mit Rücksicht der Differential-Transfqrmator einer bestimmten Aus- auf eine einwandfreie Funktion nur in geschliffener lenkung bedarf, damit das Servosystem anspricht. und sehr gleichmäßiger Ausführung hergestellt wird, Dies bedeutet eine Vergrößerung des Lagemeß- weil andernfalls ein einwandfreies Funktionieren des fehlers. Außerdem ist die durch das Servosystem be- Kugelumlaufs unmöglich ist. Infolgedessen sind derdingte Einführung eines zusätzlichen Regelkreises 65 artige Spindelsysteme von vornherein sehr genau genachteilig, da sich zwischen diesem und einem Lage- arbeitet und eignen sich gut als Meßhilfsmittel. Um regelkreis für das bewegte Maschinenteil Wechsel- möglichen Verschleiß, der sich als Spindellose bewirkungen ergeben können. merkbar machen würde, zu verhindern, kann auch

bei diesen Spindeln die Verspannung zv/eier Mutternteile gegeneinander angewendet werden.

Bei der Auswahl der Steigung einer solchen Spindel kann es sich für Maschinen, r.uf denen zeitweilig metrische Teile und zeitweilig in Zoll ver- s maßte Teile angefertigt werden' müssen, empfehlen, eine Steiguug derart zu wählen, daß der Impulsgeber zusammen mit dem Maß der Steigung und etwaiger Zwischengetriebe auf die beiden unterschiedlichen Maßsysteme abgestimmt wird. Beispiels- to weise müßte eine Impulsscheibe bei einer Spindel mit Va Zoll = 12,70 mm Steigung 127 Impulse erzeugen, um eine Zählgenauigkeit von >/io mm zu gewährleisten. Bei dieser Impulsscheibe kann das metrische Maß durch Abzählen der Impulse von je ¹Ao mm Abstand ermittelt werden. Erhält die gleiche Spindel eine Impulsscheibe von 50 Impulsen je Umdrehung, so kann jedes beliebige Maß in V100 Zoll ermittelt werden. Die Meßapparatur und die Meßeingabe für eine Automatisierung der Maschinen- ao Vorschübe könnten sich einer solchen Kombination sehr vorteilhaft bedienen. Die Umrechnung, die üblicherweise auf Zeichnungen sehr viel Zeit in Anspruch nimmt, würde sich erübrigen.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung ist schematisch in der Figur dargestellt.

Über die Schnecke 1 und die Zahnstange! wird der Maschinentisch 3 angetrieben. An dem Maschinentisch sitzt die mit einer Kugelumlaufführung versehene Spindelmutter 4, die bei Bewegung des Maschinentisches 3 die ebenfalls mit einer Kugelumlaufführung versehene und in den Stellen 6 und 6' gelagerte Spindel 5 in Rotationsbewegung versetzt. An der Spindel 5 befindet sich eine Lochscheibe 7, die das von der Beleuchtungsquelle 8 auf die Foto-Zelleneinrichtung 9 fallende Licht entweder durchläßt oder sperrt, womit eine Messung der Stellung des Maschinentisches 3 gewährleistet ist.

Die Erfindung kann bei allen Maschinenteilen, bei denen die Ermittlung der gegenseitigen Lage notwendig ist, angewendet werden.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Ermittlung der Lage eines angetriebenen Maschinenteils mittels mit Kugelumlaufführung versehener besonderer Meßspindel und Spindelmutter, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindelmiutter (4) von dem angetriebenen Maschinenteil (3) translatorisch bewegt wird, wodurch sich in an sich bekannter Weise die Spindel (5), von der unmittelbar oder mittelbar ein Meßgerät (7, 8, 9) für Drehwinkel angetrieben wird, dreht.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindelmutter (4) eine Verspann- oder Nachspanneinrichtuüg besitzt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als analoges Drehwinkelmeßgerät ein Sinusspannungsgeber, beispielsweise nach Art eines Drehgebers, vorgesehen ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als digitales Drehwinkelmeßgerät ein Impulsgeber, vorzugsweise eine Lichtrasterscheibe (7) vorgesehen ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gleiche oder zwei verschiedene Meßsysteme gleichzeitig verwendet werden, deren Meßergebnisse miteinander verglichen werden.

6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der Spindel (S) und die Teilung des Sinusspannungsgebers (nach Anspruch 3) oder des Impulsgebers (nach Anspruch 4) einschließlich etwaiger Zwischengetriebe so aufeinander abgestimmt sind, daß durch einfaches Umschalten von einem für das m&trische Maßsystem angepaßten Meßsystem auf ein für das Zollmaßsystem angepaßtes Maßsystem wahlweise metrische oder Zollstrecken ohne Umrechung ermittelt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen