DE3341879C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung von Formabweichungen, insbesondere Geradheitsabweichungen von Werkstücken und Maschinenführungen, wobei zwei zumindest ungefähr zueinander parallele Meßlineale mit identischer Form der Prüfflächen vorgesehen sind, und die Prüfflächen spiegelbildlich in bezug auf eine Referenzgerade liegen und wobei ein Meßschlitten vorgesehen ist, der auf beiden Prüfflächen gleichzeitig geführt ist, so daß ein Punkt des Meßschlittens stets auf der Referenzgeraden liegt, wie sie in der DE 29 06 339 A1 beschrieben ist.

Geradheitsmessungen spielen im Maschinenbau und in der Fertigungstechnik eine bedeutende Rolle. Als Beispiele seien die Geradheitsprüfung von Werkzeugmaschinentischen und -führungen bei der Abnahmeprüfung oder die Formgestaltprüfung von Mantellinien von Kalanderwalzen genannt. Geradheitsmessungen gehören im Maschinenbau zu den schwierigen Meßproblemen, da höchste Genauigkeiten in der Größenordnung von hundertstel bis tausendstel Millimeter auf große Meßlängen im Bereich bis zu mehreren Metern gefordert werden.

Sämtliche von früher her bekannten Verfahren der Geradheitsmessung beruhen darauf, daß der zu prüfende Gegenstand mit einem "Geradheitsnormal" verglichen wird. Die Schwierigkeit besteht dabei in der Realisierung dieses Geradheitsnormals, da von diesem gefordert wird, daß seine eigenen Geradheitsabweichungen wesentlich kleiner sind als jene des Prüflings.

Das Geradheitsnormal kann auf optischem oder mechanischem Wege realisiert werden. Die optischen Geradheitsnormale, wie Fluchtfernrohr mit Kollimator oder der sogenannte "Tooling-Laser" werden vorwiegend für große Meßlängen im Bereich von einigen Metern bis ca. 60 m verwendet. Für Meßlängen von ca. 500 mm bis 5 m kommt in der Praxis als Geradheitsnormal meist ein hochgenaues Flachlineal aus Stahl zur Anwendung. Dieses stellt ein äußerst robustes und in der Handhabung einfaches Meßnormal dar.

Bei der Messung wird das Stahllineal beispielsweise auf zwei Unterstützungsklötzchen aufgelegt und von einem Meßgerät abgetastet, welches in eine Meßvorrichtung eingespannt ist und auf dem Prüfling entlanggeführt wird. Die Meßmethode ist unproblematisch und einfach in der Anwendung, es ist jedoch klar ersichtlich, daß die Geradheitsabweichungen des Lineals selbst und dessen Durchbiegung unter dem Eigengewicht in das Meßergebnis eingehen.

Die zulässige Geradheitsabweichung von Stahllinealen ist für vier Genauigkeitsgrade in DIN 874 vom August 1973 und im Appendix A der ISO-Empfehlung R 230 vom Jahre 1961 genormt. Eine Kompensation der Geradheitsabweichungen des Lineals ist nur durch Aufnahme einer Korrekturtabelle mit Hilfe eines noch genaueren geradheitsnormals und durch die Korrektur der Meßwerte anhand der Korrekturtabelle möglich.

Aus der DD-PS 69 936 ist weiters eine Vorrichtung bekannt, welche eine Kompensation von herstellungsbedingten Linealfehlern zum Ziel hat. Die in dieser Druckschrift beschriebene Vorrichtung sieht hierzu ein Korrekturlineal vor, das starr mit dem Meßlineal verbunden ist. Das Korrekturlineal wird eigens, und zwar mit einer Überhöhung des Fehlers des Meßsignals hergestellt. Beide untereinander verbundenen Lineale werden von Weggebern abgetastet und das elektrische Signal elektronisch verarbeitet, um die herstellungsbedingten Geradheitsabweichungen zu kompensieren. Eine Verringerung oder gar Kompensation der durch die Linealdurchbiegung hervorgerufenen Geradheitsabweichungen ist nicht möglich. Weiters muß bemerkt werden, daß zur Herstellung des Korrekturlineals zunächst die Geradheitsabweichungen des Meßlineals genau gemessen werden müssen und ausgehend von dieser Messung das Korrekturlineal anzufertigen ist. Auch wenn dieses Korrekturlineal einer "Überhöhung" der Fehler des Meßlineals aufweist, ist eine Herstellung doch zumindest ebenso aufwendig wie die des Lineals selbst.

Gemäß der DE-OS 29 06 339 A1 wird das Ziel verfolgt, eine automatische Kompensation der Geradheitsabweichungen des Geradheitsnormals zu bewirken. Dieses Ziel wird dadurch erreicht, daß zwei zumindest ungefähr zueinander parallele Meßlineale mit identischer Form der Prüfflächen vorgesehen sind, wobei die Prüfflächen spiegelbildlich in bezug auf eine Referenzgerade liegen und wobei ein Meßschlitten vorgesehen ist, der auf beiden Prüfflächen gleichzeitig gerührt ist, sodaß ein Punkt des Meßschlittens stets auf der Referenzgeraden liegt. Wesentlich dabei ist die Herstellung zweier Meßlineale mit ganau identischen Geradheitsabweichungen. Dies ist durch gemeinsame Bearbeitung und bei Beachtung technologischer Gegebenheiten ohne weites möglich. Wenn nun die beiden Lineale parallel zueinander angeordnet werden, wobei die gemeinsam bearbeiteten und somit identischen Prüfflächen spiegelbildlich in bezug auf eine Referenzgerade liegen, so ist der geometrische Ort aller Abstands-Mittelpunkte theoretisch eine ideale Gerade.

Die Durchbiegung der Lineale unter ihrem Eigengewicht beeinflußt nach wie vor das Meßergebnis. Diese Durchbiegung wird bei einer Ausführungsform nach der DE-OS 29 06 339 durch Aufbringen einer Streckenlast an einem der Lineale in der Größe des doppelten Eigengewichtes des einzelnen Lineals und gegen die Schwerkraft gerichtet, vollständig kompensiert. Diese Ausführung ist relativ aufwendig.

Der vorliegende Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, den Einfluß der Schwerkraft, wenn auch nicht vollständig, so doch auf einfache, nur wenig aufwendige Art, zu kompensieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 und 3.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 schematisch die erreichte Biegelinie bei der Vorrichtung nach Fig. 1 und

Fig. 3 ein anderes Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführung nach Fig. 1 sind an den auf Lagern 2 aufruhenden Enden der Lineale 1 Hebel 3 samt Gewichten 4 fest angebracht. Auf diese Weise werden entsprechend den Pfeilen 4′ Biegeelemente auf die Lineale 1 übertragen. Zwischen den übereinanderliegenden Linealen 1 sind Distanzstücke 5 angeordnet; zwischen den Linealen 1 ist der in Längsrichtung der Lineale verschiebbare Meßschlitten 6 auf den Prüfflächen 7 der Lineale 1 geführt, so daß sich ein Element an demselben stets auf der idealen Geraden 8 befindet.

Der Meßschlitten stützt sich mit zwei Führungselementen 9 gegen die Lineale 1 ab. Das Zentrum dieses Meßschlittens wird durch ein Zentralkreuz 10 gebildet, welches aus einem Vertikalarm 11 und einem Horizontalarm 12 besteht. Beide Arme sind im Kreuzungspunkt fest miteinander verbunden. Am Vertikalarm 11 sind die als Gleitschuhe ausgebildeten Führungselemente 9 längsverschieblich und drehbar angelenkt; der Horizontalarm 12 führt zwei Gleitsteine 13 und 14. Zwischen den Gleitsteinen 13, 14 und den Gleitschuhen 9 sind vier Streben 15 in Form eines Scherenbügels angeordnet. Das Zentralkreuz 10 bildet jenes Element des Meßschlittens, welches auf der idealen Geraden 8 geführt wird und bildet somit den Befestigungspunkt für ein Längenmeßgerät, etwa eine Meßuhr.

Die Fig. 2 veranschaulicht das Prinzip der Kompensation der Linealdurchbiegung. Bei einem Lineal ohne Kompensation der Durchbiegung ergibt sich zufolge des Eigengewichtes eine Biegelinie wie sie im Prinzip in Fig. 2 oben dargestellt und mit 16 bezeichnet ist. Darunter ist zum Vergleich die Biegelinie 17 dargestellt, welche sich durch die Aufbringung von Momenten gemäß der Erfindung ergibt. Die Durchbiegung der Lineale kann hierbei bis auf ein zulässiges Ausmaß verringert werden.

Fig. 3 zeigt die Erzeugung der an den Enden der Lineale angreifenden Ausgleichsmomente durch Druckfedern 18, welche Hebel 19 so gegenseitig verspannen, daß auf die Linealenden bezogen, die gleiche Wirkung wie durch Hebel und Gewichte erzielt wird. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die Distanzstücke, welche analog zu Fig. 1 zwischen den Linealen angeordnet sind, weggelassen. Ebenso ist auch der Meßschlitten zwischen den Linien nicht gezeichnet.

Claims (3)

1. Vorrichtung zur Messung von Formabweichungen, insbesondere Geradheitsabweichungen von Werkstücken und Maschinenführungen, wobei zwei zumindest ungefähr zueinander parallele Meßlineale mit identischer Form der Prüfflächen vorgesehen sind, und die Prüfflächen spiegelbildlich in bezug auf eine Referenzgerade liegen und wobei ein Meßschlitten vorgesehen ist, der auf beiden Prüfflächen gleichzeitig geführt ist, sodaß ein Punkt des Meßschlittens stets auf der Referenzgeraden liegt, dadurch gekennzeichnet, daß an den Enden beider Meßlineale Einrichtungen (3, 4, 18, 19) zur Erzeugung von Momenten derart befestigt sind, daß diese Momente an den Enden beider Meßlineale einwirken und auf diese Weise die Durchbiegung der an ihren Enden gelagerten beiden Meßlineale infolge ihres Eigengewichtes verringert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Erzeugen von Momenten Hebel (3) und Gewichte (4) aufweisen, die an den Linealenden angebracht sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Erzeugen von Momenten Federn (18) aufweisen, welche auf an den Linealenden befestigte Hebel (19) oder hebelartige Elemente einwirken.