DE2456135C3

DE2456135C3 - Einrichtung zum Messen der Position eines beweglichen Maschinenteils

Info

Publication number: DE2456135C3
Application number: DE2456135A
Authority: DE
Inventors: Hans Herbert 8011 Vaterstetten Adam; Gerald 8018 Loch Barthel
Original assignee: FRIEDRICH DECKEL AG 8000 MUENCHEN
Current assignee: FRIEDRICH DECKEL AG 8000 MUENCHEN
Priority date: 1974-11-27
Filing date: 1974-11-27
Publication date: 1980-03-13
Also published as: JPS5175278A; DE2456135B2; SE7513285L; BR7507858A; CH588921A5; NL7512427A; AT356394B; HU172773B; ES442831A1; ATA849075A; JPS5322308B2; IT1052243B; FR2292950B1; DE2456135A1; CA1047761A; BE835380A; FR2292950A1; GB1509070A

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Messen der Position eines gegenüber sinem festen Maschinenteil linear verschiebbar angeordneten Maschinenteils, z. B. eines Werkzeugmaschinenschlittens, mit einem an dem einen der relativ zueinander beweglichen Maschinenteile angeordneten Maßstab und einer am anderen Maschinenteil angeordenten Ableseeinrichtung.

Die Ableseeinrichtung zeigt die relative Lage des beweglichen Maschinenteils zum festen Maschinenteil, etwa einem Maschinenbett, an. Sie kann z. B. als mechanischer Zeiger, als Ableseoptik, als elektronische Anzeigeeinrichtung usw. ausgebildet sein.

Bei allen bisher bekannten Maschinen ist die Maßstablänge gleich dem Verfahrweg des verschiebbaren Maschinenteils (vgl. z. B. Deckel-Prospekt D 278/ 671, Seite 6). Die Ableseeinrichtung überstreicht die gesamte ausnutzbare Maßstablänge.

Um die bei modernen Werkzeugmaschinen verlangte hohe Ablesegenauigkeit zu gewährleisten, sind ferner die Anforderungen an die Anbaugenauigkeit der Meßeinrichtungen sehr hoch. Eine besondere Schwierigkeit besteht darin, die Tragfläche für den Maßstab, der auch aus einzelnen aneinandergereihten Teilmaßstabstücken bestehen kann, in der erforderlichen Parallelität und Ebenheit zu fertigen. Bei großen Verfahrwegen und entsprechend langen Maßstäben ist die Fertigung dieser Tragfläche in einem Stück oft überhaupt nicht möglich. Außerdem bereitet es dem Konstrukteur häufig erhebliche Schwierigkeiten, den erforderlichen Einbauraum für die langen Maßstäbe an der Maschine vorzusehen.

Des weiteren sind vor allem bei höherwertigen Meßeinrichtungen, beispielsweise bei optischen oder elektronischen Ableseeinrichtungen, die Maßstäbe nur in bestimmten, standardisierten Längen erhältlich, so daß in vielen Fällen eine größere Maßstablänge eingebaut werden muß, als vom vorgegebenen Verfahrweg her erforderlich wäre. Dadurch werden die genannten Schwierigkeiten noch vergrößen und die Kosten erhöht

to Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, die Einrichtung der genannten Art so zu gestalten, daß die genannten Schwierigkeiten vermieden und der Einbauaufwand und die Einbaukosten verringert sind.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 stehenden Merkmale gelöst

Bei einer derartigen Anordnung überstreichen die Ablesegeräte nacheinander den Maßstab, d. h. wenn das erste Ablesegerät bei einer Verfahrbewegung über das Ende des Maßstabes hinausfährt, übernimmt das nächste seine Meßaufgabe. Der gesamte Meßweg ist damit ganz allgemein gleich der Maßstablänge multipliziert mit der Anzahl der Ablesegeräte. Auf diese Weise kann die erforderliche Maßstablänge auf einen Bruchteil

2^r> des Verfahrweges reduziert werden. Damit lassen sich Probleme, die durch große Maßstablängen bedingt sind, wie aufwendige Fertigung der Tragfläche, großer Einbauraum, Überlänge der Maßstäbe usw. ganz erheblich verringern oder sogar ganz vermeiden.

jo Außerdem läßt sich eine Kostenverringerung auch unabhängig von den Einbauproblemen erzielen, da beispielsweise bei Verwendung von zwei Ablesegeräten nur noch die halbe Maßstablänge, bei Verwendung von drei Ablesegeräten nur noch ein Drittel der Maßstablänge erforderlich ist, die bei Verwendung nur eines Ablesegerätes in herkömmlicher Weise nötig wäre. Bei bekannten Preisen für die Maßstäbe und Ablesegeräte läßt sich so in einfacher Weise eine Kostenoptimierung durchführen.

•to Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann der Maßstab in Abständen mehrfach hintereinander angeordnet sein, wobei die Abstände jeweils gleich dem Abstand zwischen den beiden äußersten Ablesegeräten der Ableseeinrichtung sind. Diese Anordnung ermöglicht es, die Länge und den Abstand der einzelnen Maßstäbe sowie den davon abhängigen Abstand sowie die Anzahl der Ablesegeräte weitgehend an die Einbaugegebenheiten der Maschine anzupassen.

Die Ablesegeräte sind dabei entsprechend der

W Ausbildung der Maßstäbe in an sich bekannter Weise als einfache mechanische Zeiger, als optische Geräte oder als elektronische Meßwertgeber od. dgl. ausgebildet.

Die Erfindung ermöglicht eine günstige und platzsparende Lösung aber auch bei Vorhandensein von mehreren nebeneinander auf einem festen Maschinenteil verschiebbar gelagerten Maschinenteilen (z. B. Spindelstöcken), indem in den zwischen den Teilmaßstäben für die Positionsmessung eines der Spindelstöcke verbleibenden Lücken jeweils die zur Positionsmessung der anderen Spindelstöcke dienenden Teilmaßstäbe angeordnet werden.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Werkzeugmaschine mit einem querverschiebbaren Horizontalspindelstock sowie einer aus einem Maßstab und zwei Ablesegeräten bestehenden erfindungsgemäßen Meßeinrichtung,

F i g. 2 schematisch eine erfindungsgemäße Meßeinrichtung mit einem Maßstab und drei damit zusammenwirkenden Ablesegeräten in verschiedenen relativen Stellungen,

Fig.3 schematisch eine erfindungsgemäße Meßeinrichtung mit zwei Teilmaßstäben und drei Ablesegeräten und

Fig.4 schematisch eine erfindungsgemäße Meßeinrichtung für zwei auf einem gemeinsamen Maschinenbett verschiebbar angeordnete Maschinenteile mit je zwei Ab-esegeräten.

Die in F i g. 1 dargestellte Werkzeugmaschine besteht im wesentlichen aus einem festen Maschinenteil, dem Ständer 2 mit einem Werkstücktisch 4, sowie einem demgegenüber beweglichen Maschinenteil, dem Horizontalspindelstock 6. Die Stellung des Horizontalspindelstockes 6 gegenüber dem Ständer 2 wird mittel;, des am Ständer 2 angeordneten Maßstabes 8 sowie der aus zwei am Horizontalspindelstock befestigten Ablesegeräte 10,12 bestehenden Ableseeinrichtuug 13 gemessen. Die Ablesegeräte 10, 12 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel als optische Geräte ausgebildet, welche die Einteilung des Maßstabes 8 vergrößert anzeigen.

Die ausnutzbare Länge des Maßstabes ist a. Der Abstand der beiden Ablesegeräte 10,12 entspricht der ausnutzbaren Maßstablänge, ist also ebenfalls gleicb a. Der gesamte Meßbereich und damit der mögliche Verfahrweg des Horizontalspindelstockes 6 ist dann gleich 2a, d. h. der Horizontalspindelstock kann sich aus einer ganz nach links ausgefahrenen Stellung, in der das Ablesegerät 10 über dem linken Maßstabende slsht, über eine Mittellage, in welcher beide Ablesegeräte 10, 12 jeweils über den beiden Maßstabenden stehen (Fig. 1), bis in eine rechte Endlage bewegen, in der das Ablesegerät 12 sich über dem rechten Maßstabende befindet.

F i g. 2 zeigt schematisch einen Maßstab 20, welcher mit einer aus drei Ablesegeräten 22,24,26, beispielsweise mechanischen Zeigern bestehenden Ableseeinrichtung 27 zusammenwirkt Wie aus der Zeichnung erkennbar ist, ist der gesamte Meßbereich gleich der dreifachen Länge des Maßstabes, nämlich gleich 3a. Der Horizontalspindelstock kann z. B. aus seiner linken Endlage, in der sich das Ablesegerät 22 über dem linken Maßstabende befindet (F i g. 2 oben), bis in eine rechte Endlage verfahren werden, bei welcher sich das Ablesegerät 26 über dem rechten Maßstabende befindet (F i g. 2 unten). Auch in diesem Fall ist der Abstand der Ablesegeräte 22,24,26 gleich der ausnutzbaren Länge a des Maßstabes 20, so daß die Ablesegeräte bei der Verfahrbewegung des Horizontalspindelstockes lückenlos nacheinander den Maßstab 20 überstreichen.

F i g. 3 zeigt eine Anordnung mit zwei hintereinander angeordneten Maßstäben 40,42 und drei Ablesegeräten 44, 46, 48, welche die Ableseeinrichtung 49 bilden. Die Ablesegeräte 44,46,48 haben »wederum einen Abstand voneinander, welcher der Länge a eines Maßstabes entspricht Die Maßstäbe 40, 42 haben einen Abstand, welcher dem Abstand der beiden äußeren Ablesegeräte 44, 48 entspricht, er ist also gleich 2a. Der gesamte

ίο Meßbereich ist 6a, wie ebenfalls wieder aus dem Vergleich der Stellungen in der obersten und untersten Darstellung in F i g. 3 ersichtlich ist

In F i g. 4 ist eine Anordnung dargestellt wie sie bei zwei verschiebbar auf einem Maschinenbett angeordne ten Spindelstöcken, deren Position bspw. induktiv gemessen wird, Verwendung findet Der Spindelstock .4 ist mit den beiden die Ableseeinrichtung 63 bildenden Ablesegeräien 60, 62 versehen, die mit den Maßstäben A] bis A₄ zusammenwirken; der Spindelstock B mit den

2u beiden die Ableseeinrichtung 67 bildenden Ablesegeräten 64,66 wirkt entsprechend mit den Maßstäben B\ bis B₄ zusammen. Die Länge der Maßstäbe A\ bis A₁ sowie B\ bis B₄ ist jeweils a. Entsprechend ist auch der Abstand der Ablesegeräte 60, 62 bzw. 64, 66 gleich a. Da jeder Werkzeugkopf nur je zwei Ablesegeräte 60,62 bzw. 64, 66 trägt d. h. der Abstand der »äußeren« Ablesegeräte auch gleich a ist ist auch der Abstand der Maßstäbe A\ bis A4 bzw. B\ bis Ba jweils gleich a, so daß die Maßstäbe A₁ bis A₄ und B\ bis B₄ lückenlos ineinander passen.

in Unter der Voraussetzung, daß sich die Spindelstöcke nicht gegenseitig in ihrem Verfahrweg behindern, ist der Meßweg der Spindelstöcke mit zwei Ablesegeräten bei jeweils vier Maßstäben gleich 8a, wie sich aus der F i g. 4 obere und untere Darstellung, ablesen läßt Wie weiterhin aus F i g. 4 hervorgeht ist der Meßweg der beiden Spindelstöcke A und B um eine Maßstablänge gegeneinander verschoben, & h. der Spindelstock B kann um die Länge des Maßstabes B₄ weiter nach rechts verfahren werden (F i g. 4, oben) als der Spindelstock A

41) (F i g. 4, unten). Entsprechend kann der Spindelstock A um die Länge des Maßstabes A\ weiter nach links fahren. Daneben besteht die Möglichkeit i~ B. die beiden Ablesegeräte eines Spindelstockes bezüglich der Spindel unsymmetrisch anzuordnen, so daß sich selbst bei gegeneinander versetztem Verfahrweg der Spindelstöcke der Verfahrweg der Spindeln deckt

Bei induktiver Abtastung sind die Maßstäbe A\ bis A4 elektrisch untereinander verbunden und an ein Anzeigegerät 68 angeschlossen. Die Maßstäbe B\ bis B₄ sind entsprechend mit einem gesonderten Anzeigegerät 70 verbunden, d. h. jedes Anzeigegerät 68 bzw. 70 zeigt die Position jeweils eines Spindelstockes A bzw. ßan.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Messen der Position eines gegenüber einem festen Maschinenteil linear verschiebbar angeordneten Maschinenteils, z. B. eines Werkzeugmaschinenschlittens oder eines Spindelstocks, mit einem an dem einen der relativ zueinander verschiebbaren Maschinenteile angeordneten Maßstab und einer am anderen Maschinenteil angeordneten Ableseeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Maßstabes (8; 20; 40, 42) einen (ganzzahligen) Bruchteil des insgesamt der Messung zugänglichen Verschiebeweges beträgt und die Ableseeinrichtung (13; 27; 49; 63, 67) aus einer der Länge der Verschiebebewegung entsprechenden Anzahl von in der ausnutzbaren Meßlänge des Maßstabes gleichen Abständen hintereinanderfolgend angeordneten Ablesegeräten (10, 12; 22, 24, 26; 44, 46, 48) besteht.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Maßstab (40, 42) in Abständen mehrfach hintereinander angeordnet ist, wobei die Abstände jeweils gleich dem Abstand zwischen den beiden äußersten Ablesegeräten (44, 48) der Ableseeinrichtung sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorhandensein eines zweiten gegenüber dem festen Maschinenteil verschiebbaren Maschinenteils in den Lücken zwischen den der Ableseeinrichtung (63) zugeordneten Maßstäben (A\-Aa) jeweils Maßstäbe (B\ -B^) einer anderen, von der ersteren getrennten Ableseeinrichtung (67) angeordnet sind.