DE2714521A1

DE2714521A1 - Vorrichtung zur exakten lagebestimmung von zwei gegeneinander geradlinig verschieblichen teilen

Info

Publication number: DE2714521A1
Application number: DE19772714521
Authority: DE
Inventors: Alfred Dipl Ing Kolb; Karl Ing Grad Lahme
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-04-01
Filing date: 1977-04-01
Publication date: 1978-10-05
Also published as: JPS541057A; US4184262A

Description

DR.-INC.. OIPL.-ING. M. SC. DItL PIVS DH. DIPL.-PHYS.

HÖGER - STELLRECMT - GRIESSBACH - HAECKER

PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

Herr

Dipl.-Ing. Alfred KoIb Haus am Tannenberg 6980 Wertheim a. Main

Vorrichtung zur exakten Lagebestimmung von zwei gegeneinander geradlinig verschieblichen Teilen

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A 42 045 η u - 168

18. März 1977

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur exakten Lagebestimmung von zwei gegeneinander geradlinig verschieblichen Teilen, insbesondere eines Werkstücksupportes und des Aufnahmetisches dafür, mit einem am ersten Teil befestigten Längenmaßstab sowie mit einem am zweiten Teil befestigten, zusammen mit diesem längs des Längenmaßstabes verschieblichen optischen Ablesekopf für die Skaleneinteilung des Längenmaßstabes.

In jüngerer Zeit ist man dazu übergegangen, beispielsweise bei Werkzeugmaschinen o. dgl., zur Bestimmung der Relativstellung von zwei gegeneinander verschieblichen Teilen, beispielsweise des Werkstücksupportes und des zugehörigen Werkzeugs, einen an einem verschieblichen Teil befestigten Längenmaßstab, beispielsweise einen Glasstab mit eingeritzten Skalenstrichen, mit Hilfe eines am anderen verschieblichen Teil gehaltenen optischen Ablesekopfes abzutasten. Dieser Ablesekopf kann die Skalenstriche des Glasmaßstabes zählen und das Ergebnis evtl. umgerechnet in Längeneinheiten - direkt digital anzeigen. Da Skalenstriche auf Glasmaßstäben sehr dicht und mit sehr hoher Genauigkeit aufgebracht werden können (optische Gitter!), erlaubt dieses Meßverfahren eine sehr genaue Lagebestimmung.

Trotzdem treten bei einer solchen Meßvorrichtung Fehler auf. Dies kann beispielsweise an einer unterschiedlichen Gewichtsbelastung oder an Abnutzungserscheinungen liegen.

Solche Abweichungen sind an sich bekannt, und man hat sich bisher intensiv bemüht, Kompensationsmöglichkeiten für diese Abweichungen zu finden.

So ist es bei einer Längenbestimmung mit festen Endmaßen beispielsweise bekannt, ein abtastbares Kompensationslineal vorzu-

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u - 168 _ r_ 27U521

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sehen, an dem beim Verschieben der beiden Teile ein Tastorgan entlangläuft und dabei die effektive LÄnge des Endmaßes verändert (DT-PS 1 303 080). Bei dieser Meßeinrichtung ist es jedoch notwendig, jedes einzustellende Maß mit Endmaßen zusammenzusetzen und für die Messung in der Werkzeugmaschine einzulegen,

Es ist auch bekannt (DT-AS 1 231 595), die Längsverschiebebewegung in eine Drehbewegung eines in einem Stator laufenden Rotors umzusetzen, dia Drehung des Rotors im Stator zu messen und zur Kompensation von Abweichungen den Stator zu verdrehen. Zu diesem Zweck ist ein längs eines Kompensationslineals laufendes Tastorgan vorgesehen, das über ein Zahnkranzgetriebe den Stator je nach Form des Kompensationslineals mehr oder weniger verdreht. Diese Vorrichtung hat den Nachteil, daß äußerst komplizierte Getriebemittel nötig sind, und zwar sowohl zur übersetzung der Längsverschiebung in eine Drehbewegung als auch zur übertragung der Kompensationsverschiebung auf den Stator. Diese Konstruktion ist daher sehr aufwendig, und es ergibt sich die Gefahr, daß durch das Spiel in den Getriebemitteln zusätzliche Ungenauigkeiten auftreten.

Mit den beschriebenen Kompensationsverfahren ist es ferner nicht möglich, bei dem beschriebenen, optischen, wesentlich genauer arbeitenden Lagebestimmungssystem eine Kompensation vorzunehmen.

für einen kontinuierlichen Meßvorgang

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde"7^>^eln optisches Lagebestimmungssystem der eingangs beschriebenen Art derart zu verbessern, daß unter Vermeidung komplizierter Getriebemittel eine Kompensation von Meßfehlern möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der

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eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß der Ablesekopf am zweiten Teil um eine quer zur Verschieberichtung verlaufende Achse schwenkbar gelagert ist und daß der Ablesekopf ein beim Gegeneinanderverschieben der Teile an einem Korrekturlineal entlanggleitendes und den Abtastkopf je nach Form des Korrekturlineals mehr oder weniger um die Achse verschwenkendes Tastorgan aufweist.

Die verschiedene Form des Korrekturlineals wird bei der Erfindung in einfachster Weise in eine Schwenkung des Abtastkopfes um eine quer zur Verschieberichtung verlaufende Achse umgesetzt. Dadurch "sieht" der Abtastkopf bei unterschiedlicher Verschwenkung verschiedene Bereiche des Längenmaßstabes. Bei geeigneter Formgebung des Korrekturlineals wird der Ablesekopf immer genau so weit verschwenkt, daß er eine korrigierte Längenmessung erzeugt.

Es ist vorteilhaft, wenn das Tastorgan mittels einer Feder gegen das Korrekturlineal gedrückt ist. Das Korrekturlineal kann am ersten Teil verstellbar befestigt sein.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind Gegenstand der Unteransprüche und in diesen niedergelegt.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:

Fig. 1 eine fragmentarische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Lagebestimmungsvorrichtung;

Fig. 2 eine Schnittansicht längs Linie 2-2 in Fig. 1;

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Fig. 3 eine Schnittansicht längs Linie 3-3 in Fig. 1 und Fig. 4 eine Schnittansicht längs Linie 4-4 in Fig. 2.

Die im folgenden beschriebene Vorrichtung dient zur Lagebestinunung zweier gegeneinander verschieblicher Teile, im dargestellten Ausführungsbeispiel eines Supportes 1 und eines darauf verschieblich gelagerten Schlittens 2. Mit dem Schlitten 2 ist ein Längenmeßstab 3 starr verbunden, beispielsweise ein Metallgehäuse mit einem Glasmeßstab an sich bekannter Bauart.

Ferner ist an dem Schlitten 2 mittels Schrauben 4 ein Korrekturlineal 5 befestigt, dessen untere Kante 6 in noch zu erläuternder Weise gegenüber dem Schlitten 2 ausgerichtet ist. Dazu weist das Korrekturlineal 5 Langlöcher 7 auf, so daß es verstellbar am Schlitten 2 befestigt werden kann.

Am Support 1 ist mittels einer Schraube 8 ein Halter 9 derart drehbar gelagert, daß er um eine senkrecht zur Verschieberichtung des Schlittens verlaufende Achse verschwenkbar ist. An dem Halter 9 ist ein im dargestellten Ausführungsbeispiel im wesentlichen dreieckförmiges Tastorgan 10 befestigt, dessen Spitze 11 an der unteren Kante 6 des Korrekturlineals 5 anliegt. Zu diesem Zweck wird der Halter 9 mittels einer einerseits am Support 1 und andererseits am freien Ende des Halters 9 befestigten Zugfeder 12 derart um die durch die Schraube 8 gebildete Achse verschwenkt, daß das Tastorgan 10 federbelastet am Korrekturlineal 5 anliegt. Der Halter 9 dient als Aufnahme für einen optischen Ablesekopf 13 an sich bekannter Bauart, der mit dem Längenmaßstab 3 in bekannter Weise zusammenwirkt. Der Ablesekopf 13 ist starr mit dem Halter 9 verbunden und über ein Kabel 14 in nicht dargestellter Weise mit einer Anzeige-

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vorrichtung verbunden.

Beim Verschieben des Schlittens 2 gegenüber dem Support 1 gleitet das Tastorgan 10 an der unteren Kante 6 des Korrekturlineals 5 entlang und verschwenkt dabei entsprechend der Form der unteren Kante 6 den Halter 9 und damit den Ablesekopf 13 mehr oder weniger. Dadurch "sieht" der Ablesekopf je nach Verschwenkung andere Bereiche der Meßskala, die Zahl der abgelesenen Teilstriche wird also je nach Richtung der Verschwenkung entweder verringert oder vergrößert. Die Unterkante des Korrekturlineals 5 wird zur Durchführung einer entsprechenden Kompensation geformt. Dies läßt sich beispielsweise durch Verstellen des Korrekturlineals am Schlitten 2 erreichen; in Fig. 1 verläuft die Unterkante 6 in einem Winkel gegenüber der Unterkante 15 des Maßstabes. In die Figur ist gestrichelt der linke Teil des Korrekturlineals eingezeichnet, man erkennt, daß in der linken Stellung das Tastorgan 10 weiter nach oben verschoben wird, so daß der Halter 9 entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt wird. Die Unterkante des Korrekturlineals muß nicht geradlinig sein, sie kann je nach Bedarf geformt sein.

Wie sich aus der Beschreibung ergibt, ist der mechanische Aufbau dieser Längenmeßvorrichtung außerordentlich einfach. Dadurch können nicht nur bereits vorhandene Längenmeßsysteine dieser Art in einfachster Weise in kompensierte, korrigierte Systeme umgebaut werden, es wird auch eine erhöhte Genauigkeit erreicht, da keine zusätzlichen Fehler durch komplizierte mechanische Übersetzungen auftreten.

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Claims

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Patentansprüche:

Θ Vorrichtung zur exakten Lagebestimmung von zwei gegeneinander geradlinig verschieblichen Teilen, insbesondere eines Werkstücksupportes und des Aufnahmetisches dafür, mit einem am ersten Teil befestigten Längenmaßstab sowie mit einem am zweiten Teil befestigten, zusammen mit diesem längs des Längenmaßstabes verschieblichen optischen Ablesekopf für die Skaleneinteilung des Längenmaßstabes, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablesekopf (13) am zweiten Teil (2) um eine quer zur Verschieberichtung verlaufende Achse schwenkbar gelagert ist und daß der Ablesekopf (13) ein beim Gegeneinanderverschieben der Teile (1 bzw. 2) an einem Korrekturlineal (5) entlanggleitendes und den Abtastkopf (13) je nach Form des Korrekturlineals

(5) mehr oder weniger um die Achse verschwenkendes Tastorgan (10) aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tastorgan (10) mittels einer Feder (12) gegen das Korrekturlineal (5) gedrückt ist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrekturlineal (5) am ersten Teil (1) verstellbar befestigt ist.
4. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablesekopf (13) in einem am zweiten Teil (2) verschwenkbaren Halter (9) gelagert ist, der das Tastorgan (10) trägt.

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