DE3722518C1 - Measuring device, provided with a temperature-compensating device, for machine tools - Google Patents
Measuring device, provided with a temperature-compensating device, for machine toolsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine aus einem Meßkopf und einem Referenz-Maßstab bestehende Meßeinrichtung zur Direkterfassung von insbesondere linearen Werkstück maßen zur Anwendung bei Werkzeugmaschinen mit einer Temperaturausgleichseinheit zur Kompensation von durch Änderungen der Umgebungstemperatur bedingten Meßfehlern nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a measuring head and a reference scale existing measuring device for the direct acquisition of in particular linear workpieces dimensions for use in machine tools with a Temperature compensation unit to compensate for Changes in ambient temperature-related measurement errors according to the preamble of claim 1.
Meßeinrichtungen der gattungsgemäßen Art finden aufgrund ihrer Zuverlässigkeit und Meßgenauigkeit zunehmend Ver wendung, und zwar vorzugsweise in Form digital arbeiten der Längenmeßsysteme. Diese Längenmeßsysteme bestehen aus einem Referenz-Maßstab, einem Meßkopf und einem Detektor. Der Referenz-Maßstab dient dabei als eigentliches Maß- oder Abstandsnormal, längs dem der Meßkopf bewegt wird, um das jeweils aktuelle Abstandsmaß abzulesen bzw. abzutasten und an den Detektor abzugeben. Dieser interpoliert das vom Meßkopf erfaßte Signal und setzt dieses Signal in ein Meß- oder Kontrollsignal um, das dann entsprechend (digi tal) verarbeitet wird.Measuring devices of the generic type are based on their reliability and accuracy increasingly Ver application, preferably in the form of digital work of length measurement systems. These length measuring systems consist of a reference scale, a measuring head and a detector. The reference scale serves as the actual measure or Distance standard along which the measuring head is moved to the to read or scan the current distance measure and to be delivered to the detector. This interpolates that from Sensor detects signal and uses this signal in Measuring or control signal around, which then (digi valley) is processed.
Es ist allgemein bekannt, daß jede Messung mit sogenannten Meßfehlern behaftet ist. Diese Meßfehler entstehen durch Unvollkommenheit der Meßeinrichtung an sich, durch Einwirkung, insbesondere Bedienungsfehler der Bedienungs person und auch durch Einflüsse der Umgebung. Während die beiden erstgenannten Fehlerquellen im allgemeinen leicht erkennbar und damit leicht eliminierbar sind, haben die Einflüsse der Umgebung eine im allgemeinen nur schwer erfaßbare Ursache und sie sind demzufolge auch nur schwerlich eliminierbar. Dies gilt ganz be sonders im Hinblick auf Störungen des sogenannten ther mischen Gleichgewichts zwischen z. B. der Werkzeugmaschine und der Meßeinrichtung an dieser Werkzeugmaschine, und zwar insbesondere dann, wenn an dieser als in sich ge schlossenes System zu betrachtenden Konfiguration soge nannte temperatursensible Werkstoffe beteiligt sind.It is generally known that every measurement with so-called Measurement errors is afflicted. These measurement errors are caused by Imperfection of the measuring device itself, by Influence, in particular operator errors person and also due to influences from the environment. While the first two sources of error in general easily recognizable and therefore easily eliminated, the influences of the environment generally have one cause difficult to grasp and consequently they are difficult to eliminate. This is true especially with regard to disorders of the so-called ther mix balance between z. B. the machine tool and the measuring device on this machine tool, and in particular if this is ge in itself closed system configuration to be considered called temperature-sensitive materials are involved.
Bei der Inbetriebnahme einer Maschine werden die Be arbeitungsachsen der Werkzeugmaschine heutzutage zu meist mit Hilfe eines Laser-Interferometers vermessen und gegebenenfalls korrigiert.When commissioning a machine, the Be working axes of the machine tool today usually measured using a laser interferometer and corrected if necessary.
Die damit hergestellte Genauigkeit gilt für die zum Zeit punkt der Vermessung vorhandene Meßsystemtemperatur. Ändert sich im Laufe des nachfolgenden Betriebs diese Temperatur, so verändert sich auch die Länge des Meß systems und die Genauigkeit des Gesamtsystems verschlech tert sich.The accuracy achieved with this applies to the currently existing measuring system temperature. This changes in the course of the subsequent operation Temperature, the length of the measurement also changes systems and the accuracy of the overall system deteriorate tears.
Es gibt prinzipiell zwei Einflußquellen für eine Tempe raturveränderung:There are basically two sources of influence for a temp ratur change:
Zum einen kann sich die Umgebungstemperatur ändern, und darüber hinaus kann sich auch die Maschinentemperatur ändern. Beide Einflüsse können auch kumulativ auftreten. Die Umgebungstemperatur wäre durch entsprechende Klima tisierung zu egalisieren, was jedoch eine unrealistische Forderung bedeutet. For one thing, the ambient temperature can change, and In addition, the machine temperature can also change to change. Both influences can also occur cumulatively. The ambient temperature would be due to appropriate climate equalization, which is an unrealistic Demand means.
Die Konstanthaltung der Maschinentemperatur bei unter schiedlichen Betriebsbedingungen ist demgegenüber ein facher zu realisieren.Keeping the machine temperature constant at below different operating conditions is a contrast easier to implement.
Im Rahmen der sogenannten ökologischen Meßtechnik wird auch die rechnerische Berücksichtigung von Umweltein flüssen angewandt. Dies erfordert jedoch umfangreiche Vorarbeiten, da letztlich eine Vielzahl von Meßreihen für jeweils spezifische Rahmenbedingungen ermittelt werden müssen. Diese Meßreihen stehen dann als System parameter zur Verfügung und erlauben eine Umrechnung akueller Meßergebnisse auf einen sogenannten Normal zustand.As part of the so-called ecological measuring technology also the mathematical consideration of environmental factors rivers applied. However, this requires extensive Preliminary work because ultimately a large number of measurement series determined for each specific framework Need to become. These series of measurements are then available as a system parameters are available and allow a conversion current measurement results to a so-called normal Status.
Nach dem Stand der Technik (DE-AS 12 18 251 und CH-PS 5 24 431) sind grundsätzlich Werkzeugmaschinen bekannt, bei denen zur Konstanthaltung der Temperaturdifferenzen zwischen den einzelnen Maschinenteilen und damit zur Kompensation von temperaturbedingten Maßungenauigkeiten am Werkstück den Werkzeugmaschinen Wärmetauscher zuge ordnet sind. Über das durch den Wärmetauscher fließende Wärmetauscher-Medium wird die jeweilige Temperatur am zugehörigen Maschinenteil beeinflußt.According to the state of the art (DE-AS 12 18 251 and CH-PS 5 24 431) machine tools are known in principle, where to keep the temperature differences constant between the individual machine parts and thus to Compensation of temperature-related inaccuracies attached to the machine tool heat exchanger are arranged. About that flowing through the heat exchanger Heat exchanger medium is the respective temperature on associated machine part affected.
Der apparative Aufwand ist hierbei sehr groß, da alle Maschinenteile, die die Maßgenauigkeit der Werkstücke beeinflussen, je für sich über einen eigenen Wärme tauscher-Kreislauf von einem Referenz-Maschinenteil ausgehend geregelt werden (DE-AS 12 18 251) oder alle Maschinenteile über einen zwar gemeinsamen, jedoch sehr komplexen Kreislauf mit unterschiedlichen Bohrungen und Zu- und Rückleitungen geregelt werden (CH-PS 5 24 431).The outlay on equipment is very great, since all Machine parts that measure the dimensional accuracy of the workpieces influence, each for its own warmth exchanger circuit from a reference machine part regulated outgoing (DE-AS 12 18 251) or all Machine parts over a common, but very complex circuit with different holes and Supply and return lines are regulated (CH-PS 5 24 431).
Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe darin, eine Meßein richtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei der ein Wärmetauscher für die Meßeinrichtung mit relativ geringem apparativem Aufwand und unter Ausnutzung der konstruktiven Gegebenheiten der Werkzeugmaschine in das Gesamtsystem integriert werden kann, und somit eine optimale thermische Kopplung zwischen dem Wärmetauscher und der Meßeinrichtung geschaffen wird.Based on this state of the art, the The object underlying the invention is a measurement to create direction of the generic type in which a heat exchanger for the measuring device with relative low expenditure on equipment and using the design of the machine tool in the Entire system can be integrated, and thus a optimal thermal coupling between the heat exchanger and the measuring device is created.
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Oberbegriffs merkmalen erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Wärme tauscher ein von einem Wärmeträgermedium, insbesondere Öl, durchströmter kanalähnlicher Hohlraum des Support- Trägers ist und daß eine Wand dieses Hohlraums Be festigungswand für den Maßstab der Meßeinrichtung ist (Anspruch 1), oder daß der Wärmetauscher ein von einem Wärmeträgermedium, insbesondere Öl, durchströmtes Rohr (Vierkantrohr) ist, das thermisch mit dem Maßstab der Meßeinrichtung gekoppelt ist (Anspruch 2).This task is in conjunction with the generic term Features solved according to the invention in that the heat Exchanger of a heat transfer medium, in particular Oil, flow-through channel-like cavity of the support Carrier is and that a wall of this cavity Be Fastening wall for the scale of the measuring device (Claim 1), or that the heat exchanger one of one Heat transfer medium, especially oil, flowed through pipe (Square tube) that is thermally on the scale of Measuring device is coupled (claim 2).
Dank der erfindungsgemäßen Ausbildung können nach der Justage, und zwar z. B. aufgrund von Änderungen der Um gebungslufttemperatur, auftretende Differenzen zwischen den sogenannten Maßverkörperungen im Meßkopf der Meßein richtung einerseits und an der Werkzeugmaschine bzw. am Werkstück andererseits direkt kompensiert werden, um jederzeit exakte und reproduzierbare Meßergebnisse zu erhalten.Thanks to the training according to the invention Adjustment, e.g. B. due to changes in order ambient air temperature, differences occurring between the so-called measuring standards in the measuring head of the measuring unit direction on the one hand and on the machine tool or on Workpiece, on the other hand, can be directly compensated to precise and reproducible measurement results at all times receive.
In der Praxis bewirken nämlich Änderungen der äußeren Einflußgrößen wie Umgebungslufttemperatur, Temperatur strahlung aus der Umgebung und der Temperatur des Maschinen körpers an der Befestigungsstelle des Meßkopfes der Meß einrichtung auch Veränderungen der Eigentemperatur der Meßeinrichtung und damit derer Maßverkörperung im Verhält nis zum Justagezustand, d. h. zu den Meßbedingungen am Ende der Justierungsarbeiten, so daß das thermische Gleichgewicht des Gesamtsystems gestört ist. Mit der Erfindung wird diesen Veränderungen unmittelbar und in konstruktiv einfacher Weise Rechnung getragen, und zwar insofern, als temperaturbedingte Abweichungen zwischen der Meßeinrichtung an sich und der Werkzeug maschine mit dem Werkstück kompensiert werden.In practice, changes in the external effect Influencing factors such as ambient air temperature, temperature radiation from the environment and the temperature of the machine body at the attachment point of the measuring head of the measuring facility also changes the intrinsic temperature of the Measuring device and thus its measuring standard in the ratio nis on the adjustment state, d. H. to the measurement conditions on End of the adjustment work so that the thermal Balance of the entire system is disturbed. With the Invention is immediately and these changes taken into account in a constructively simple manner, and to the extent that temperature-related deviations between the measuring device itself and the tool machine can be compensated with the workpiece.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche 3 und 4.Developments of the invention are the subject of Subclaims 3 and 4.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbei spielen erläutert. Es zeigtThe invention is described below with reference to in the Drawing shown schematically play explained. It shows
Fig. 1 eine Zweitständer-Karusseldrehmaschine als Anwendungsbeispiel für die Meß einrichtung, Fig. 1 means a second stator Carousel as an application example of the measurement,
Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel der Realisierung der Temperaturausgleichs einrichtung, Fig. 2 shows a first embodiment of the realization of the temperature compensation device,
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Realisierung der Temperaturausgleichs einrichtung, Fig. 3 shows a second embodiment of the realization of the temperature compensation device,
Fig. 4 die Temperaturausgleichseinrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 im Detail. Fig. 4 shows the temperature compensation device according to the embodiment of FIG. 3 in detail.
In Fig. 1 ist eine Senkrecht- (bzw. Karussel-) Drehmaschine dargestellt. Hierbei handelt es sich um eine Werkzeugmaschine zur spanabhebenden Bearbeitung von meist größeren scheiben- oder ringförmigen Werk stücken 1. Diese werden auf einer horizontal ange ordneten Planscheibe 2 justiert und mittels (u. U. mehrerer) sogenannter Drehmeißel 3 bearbeitet, die an Werkzeugträgern (Support) 5, die wiederum an einem als Support-Träger 4 ausgebildeten Querbalken angeordnet sind, fixiert sind. Diese Supporte 5 und mit ihnen die Drehmeißel 3 können mittels einer Programmsteuerung positioniert (und so lange nachgestellt) werden, bis das Werkstück 1 die gewünschte (programmierte) Form hat.In Fig. 1, a vertical (or carousel) lathe is shown. This is a machine tool for machining mostly larger disk or ring-shaped work pieces 1 . These are adjusted on a horizontally arranged face plate 2 and processed by (possibly several) so-called turning tools 3 , which are fixed to tool carriers (support) 5 , which in turn are arranged on a crossbar designed as a support beam 4 . These supports 5 and with them the turning tools 3 can be positioned (and readjusted) by means of a program control until the workpiece 1 has the desired (programmed) shape.
Die Positioniergenauigkeit der Drehmeißel bestimmt letzt lich die Meßgenauigkeit des fertigen Werkstücks. Dieser Positioniergenauigkeit muß somit erhöhtes Augenmerk zuge wandt werden, was bezogen auf die vorliegende Erfindung bedeutet, daß temperaturbedingte Differenzen zwischen der Drehmaschine mit dem Werkstück einerseits und der (Weg-) Meßeinrichtung für die Supportbewegung anderer seits vermieden werden müssen. The positioning accuracy of the turning tool ultimately determines Lich the measuring accuracy of the finished workpiece. This Positioning accuracy must therefore pay increased attention be applied to what is related to the present invention means that temperature differences between the lathe with the workpiece on the one hand and the (Path) measuring device for the support movement of others must be avoided.
Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt der Senkrecht-Dreh maschine nach Fig. 1, und zwar einen Ausschnitt ent sprechend einer Seitenansicht auf diese Werkzeug maschine. Fig. 2 shows a section of the vertical turning machine of FIG. 1, namely a section corresponding to a side view of this machine tool.
Der Support-Träger 4 (Querbalken) ist geschnitten dargestellt. Er ist während der Bearbeitung eines Werkstücks ortsfest am Ständer bzw. an den Ständern der Karusseldreh maschine fixiert. Der Support-Träger 4 hat einen etwa rechteckigen Querschnitt und dient als Führungs schlitten für den Support 5. Dieser Support 5 und der Support-Träger 4 weisen ein nach Art einer Nut-/ Feder-Verbindung 10/11 zueinander komplementär ausge bildetes Paar von Führungsnuten am Support-Träger 4 und zwei in diese Führungsnuten eingreifende Führungs schienen am Support 5 auf. Dieser kann somit z. B. mittels eines Spindeltriebs oder eines Schneckentriebs 12 (senkrecht zur Zeichenebene) längs des Support-Trägers 4 verfahren bzw. positioniert werden. Mit dem Support 5 ist der Drehmeißel 3 fest verbunden, so daß mit der Positionierung des Supports 5 auch der Drehmeißel 3 positioniert wird und bestimmungsgemäß das Werkstück spanabhebend geformt werden kann.The support beam 4 (crossbar) is shown in section. It is fixed in place on the stand or the stands of the carousel lathe during the machining of a workpiece. The support bracket 4 has an approximately rectangular cross section and serves as a guide slide for the support 5 . This support 5 and the support bracket 4 have in the manner of a tongue and groove connection 10/11 mutually complementary formed pair of guide grooves on the support bracket 4 and two engaging in these guide grooves guide rails on the support 5 . This can thus z. B. by means of a spindle drive or a worm drive 12 (perpendicular to the plane of the drawing) along the support bracket 4 or be positioned. With the support 5 of the lathe tool 3 is firmly connected, so that the turning tool 3 is positioned with the positioning of the support 5 and intended purpose, the workpiece can be machined formed.
Wie erwähnt, wird der Support 5 mit dem Drehmeißel 3 mittels eines Linearantriebs längs der durch die ge nannte Nut-/Feder-Verbindung 10/11 realisierten Führung bewegt. Zur Messung der jeweiligen Relativbewegung zwischen Support-Träger 4 und Support 5, d. h. zur Messung der zurückgelegten Wegstrecke und damit des Vorschubs des Drehmeißels bzw. zur Messung der Abmessungen des Werkstücks ist in einem Bereich zwischen Support 5 und Support-Träger 4 eine berührungslos arbeitende Meßeinrichtung 15 eingefügt, die aus einem fest mit dem Support-Träger 4 verbundenen Referenz-Maßstab 16 und einem am Support 5 selbst angebrachten Meßkopf 17 besteht. Der Meßkopf 17 und der Referenz-Maßstab 16 liegen dabei einander gegenüber, so daß über den Meßkopf 17 der Referenz-Maßstab 16 "abgelesen" werden kann.As mentioned, the support 5 is moved with the turning tool 3 by means of a linear drive along the guide realized by the tongue and groove connection 10/11 . To measure the relative movement between support carrier 4 and support 5 , ie to measure the distance traveled and thus the advance of the turning tool or to measure the dimensions of the workpiece, there is a non-contact measuring device in a region between support 5 and support carrier 4 15 inserted, which consists of a reference scale 16 firmly connected to the support support 4 and a measuring head 17 attached to the support 5 itself. The measuring head 17 and the reference scale 16 lie opposite each other so that the reference scale 16 can be "read" via the measuring head 17 .
Der Referenz-Maßstab 16 kann z. B. ein Stab aus magnetisierbarem Werkstoff sein, auf den eine gleich mäßige Teilung von z. B. 0,2 mm aufmagnetisiert ist. Mit der Relativbewegung zwischen dem Meßkopf 17 und diesem Maßstab 16 kann dann über die Sinus-Charakteristiken der Induktiv-Widerstandsänderung die genannte Teilung aufgenommen und in ein elektrisches Signal umgewandelt werden. Die Meßgenauigkeit beträgt dabei 0,001 mm, und es ist leicht einzusehen, daß schon geringe temperatur bedingte Abweichungen zwischen den Teilen der Meßein richtung und der Werkzeugmaschine bzw. dem Werkstück diese Meßgenauigkeit beeinträchtigen können.The reference scale 16 can e.g. B. be a rod made of magnetizable material, on which a uniform division of z. B. 0.2 mm is magnetized. With the relative movement between the measuring head 17 and this scale 16 , the above-mentioned division can then be recorded via the sine characteristics of the inductive resistance change and converted into an electrical signal. The measuring accuracy is 0.001 mm, and it is easy to see that even slight temperature-related deviations between the parts of the measuring device and the machine tool or the workpiece can impair this measuring accuracy.
Konstruktiv betrachtet ist der Referenz-Maßstab 16 eine längs des Support-Trägers 4 angeordnete "Meßlatte", relativ zu der der Meßkopf 17 bewegt wird; der Meßkopf 17 "liest" die "Maßskala" vom Referenz-Maßstab 16 ab und gibt sie zur Weiterver arbeitung an einen Detektor und eine (digitale) Weiterverarbeitungseinheit ab. Der Meßkopf 17 ist mit dem Support 5 fest verbunden und relativ zum Referenz-Maßstab 16 so justiert, daß beide Elemente der Meßeinrichtung 15 funktionell aufeinander abge stimmt sind. From a design point of view, the reference scale 16 is a "measuring stick" arranged along the support support 4 , relative to which the measuring head 17 is moved; the measuring head 17 "reads" the "scale" from the reference scale 16 and delivers it for further processing to a detector and a (digital) further processing unit. The measuring head 17 is firmly connected to the support 5 and adjusted relative to the reference scale 16 so that the two elements of the measuring device 15 are functionally coordinated with one another.
Wie eingangs erwähnt, bewirken Änderungen der Um gebungstemperatur unterschiedliche Änderungen an der Maschine und dem Werkstück einerseits und an der Meßeinrichtung andererseits und damit Differenzen im Meßsignal und in der Meßgenauigkeit.As mentioned at the beginning, changes in the order different temperature the machine and the workpiece on the one hand and on the measuring device on the other hand and thus differences in the measurement signal and in the measurement accuracy.
Zur Kompensation derartiger Meßfehler ist die Meß einrichtung 15 thermisch an eine Temperaturausgleichs einheit angekoppelt, die Abweichungen des thermischen Gleichgewichts zwischen der Maschine mit dem Werkstück einer seits und der Meßeinrichtung andererseits ausgleicht. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist der Maßstab 16 an einem längs des Support-Trägers 4 vorgesehenen kanalähnlichen Hohlraum 20 befestigt, der von einem Wärmeträgermedium, insbesondere Öl, durchströmt wird. Dieser Hohlraum 20 ist als rechteckiger Kanal ein Teil des Support-Trägers 4; die eine Wand dieses Kanals ist dabei Befestigungswand 21 für den Maßstab 16 und liegt dem Ansatz des Supports 5 mit dem Meßkopf 17 gegenüber.To compensate for such measurement errors, the measuring device 15 is thermally coupled to a temperature compensation unit, which compensates for deviations in the thermal balance between the machine with the workpiece on the one hand and the measuring device on the other. In the exemplary embodiment according to FIG. 2, the scale 16 is attached to a channel-like cavity 20 provided along the support support 4 , through which a heat transfer medium, in particular oil, flows. This cavity 20 is part of the support beam 4 as a rectangular channel; one wall of this channel is fastening wall 21 for the scale 16 and is opposite the approach of the support 5 with the measuring head 17 .
In der Praxis ist die Wirkungsweise dieses Hohlraums 20 bzw. des Wärmeübertragungsmediums so, daß dessen Wärme inhalt, d. h. Temperatur, so gewählt bzw. so geregelt (X) wird, daß die vorgenannten Differenzen zwischen Maschine und Meßeinrichtung 15 kompensiert werden. Zu diesem Zweck ist mit der Drehmaschine und dem Werkstück ein Thermofühler verbunden, der bei Änderung der Umgebungs temperatur die Temperatur des Wärme übertragungsmediums entsprechend einregelt. Damit ist - bezogen auf das Gesamtsystem Drehmaschine - die Um gebungstemperatur der Meßeinrichtung praktisch ver zögerungsfrei als wahre, dem Gesamtsystem entsprechende Umgebungstemperatur simulierbar. In practice, the mode of operation of this cavity 20 or of the heat transfer medium is such that its heat content, ie temperature, is selected or regulated (X) in such a way that the aforementioned differences between machine and measuring device 15 are compensated for. For this purpose, a thermal sensor is connected to the lathe and the workpiece, which regulates the temperature of the heat transfer medium accordingly when the ambient temperature changes. This means - based on the overall lathe system - the ambient temperature of the measuring device can be simulated practically without delay as the true ambient temperature corresponding to the overall system.
In Fig. 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Temperaturausgleichseinheit dargestellt.In Fig. 3 shows a second embodiment of the temperature compensation unit is shown.
Die Grundkonfiguration Support-Träger 4, Support 5 und Drehmeißel 3 entspricht der nach Fig. 2. Auch hier sind Support-Träger 4 und Support 5 über eine Nut-/Feder-Verbindung 10/11 miteinander ver bunden, so daß der Support 5 mit dem Drehmeißel 3 längs des Support-Trägers 4 verfahren werden kann.The basic configuration of support bracket 4 , support 5 and turning tool 3 corresponds to that of FIG. 2. Here, too, support bracket 4 and support 5 are connected to one another via a tongue and groove connection 10/11 , so that the support 5 is provided with the turning tool 3 can be moved along the support beam 4 .
Die berührungslos arbeitende Meßeinrichtung 15 be steht wiederum aus einem Maßstab 16, der an einer am Support-Träger 4 vorgesehenen Befestigungs konsole 22 befestigt ist, und aus einem am Support 5 fixierten Meßkopf 17 (oder Reflexionsschiene). Bis hierher entsprechen sich in etwa die Konstruktionen gemäß Fig. 2 und Fig. 3.The non-contact measuring device 15 be in turn consists of a scale 16 which is attached to a support bracket 4 provided on the support bracket 22 , and from a fixed to the support 5 measuring head 17 (or reflection rail). Up to this point in about the constructions of Figure 2, respectively. And FIG. 3.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist die Temperaturausgleichseinheit jedoch ein vom Wärmeträgermedium, z. B. Öl, durchströmtes Vierkant- Rohr 25, das in den Freiraum zwischen Befestigungs konsole 22, Support-Träger 4 und Maßstab 16 ein gefügt ist. Analog zur Beschreibung zu Fig. 2 wird das durch dieses Vierkantrohr 25 strömende Wärme trägermedium den Umgebungstemperaturen an der Dreh maschine und am Werkstück entsprechend temperiert, so daß an der Meßeinrichtung 15 stets äquivalente Meßbedingungen vorliegen (Pfeil Y). In the embodiment shown in FIG. 3, however, the temperature compensation unit is one of the heat transfer medium, for. As oil, flowed through square tube 25 , which is inserted into the space between the mounting bracket 22 , support bracket 4 and scale 16 . Analogous to the description of FIG. 2, the heat carrier medium flowing through this square tube 25 is appropriately tempered to the ambient temperatures on the lathe and on the workpiece, so that equivalent measuring conditions are always present on the measuring device 15 (arrow Y) .
Die Details des Ausführungsbeispiels nach Fig. 3 werden anhand von Fig. 4 erläutert.The details of the exemplary embodiment according to FIG. 3 are explained with reference to FIG. 4.
Der Maßstab 16 ist an der Befestigungskonsole 22 des Support-Trägers 4 fixiert, und zwar in einem gewissen Abstand zu dessen Unterseite. In diesen einseitig offenen rechteckigen Freiraum ist das Vierkantrohr 25 einge setzt, und zwar thermisch isoliert gegenüber dem Support-Träger 4 und dessen abstehender Befestigungs konsole 22. Gegen die Befestigungskonsole 22 ist das Vierkantrohr 25 mittels eines Kunststoffstreifens 30 isoliert; gegen den Support-Träger 4 selbst liegt das Vierkantrohr 25 an einem durch ein Klemmstück 31 vorgespanntes Moosgummiband 32 an, wobei dieses Klemm stück 31 zusätzlich zum Einklemmen bzw. Fixieren des Vierkantrohres 25 an der Befestigungskonsole 22 dient. Damit liegt das Vierkantrohr 25 fest im Frei raum zwischen Maßstab 16 und Support-Träger 4. Zwischen Vierkantrohr 25 und Maßstab 16 ist zur Ver besserung des Wärmeübergangs ein Streifen 33 aus gut wärmeleitendem Metall, z. B. ein Kupferstreifen, einge legt, der zusätzlich noch beidseitig mit Wärmeleit paste beschichtet sein kann.The scale 16 is fixed to the mounting bracket 22 of the support bracket 4 , at a certain distance from the underside thereof. In this one-sided open rectangular space, the square tube 25 is inserted, thermally insulated from the support bracket 4 and its protruding mounting bracket 22nd The square tube 25 is insulated from the fastening bracket 22 by means of a plastic strip 30 ; against the support bracket 4 itself, the square tube 25 rests on a biased by a clamping piece 31 sponge rubber band 32 , this clamping piece 31 also serves to clamp or fix the square tube 25 to the mounting bracket 22 . So that the square tube 25 is firmly in the free space between scale 16 and support bracket 4th Between square tube 25 and scale 16 is a strip 33 made of heat-conducting metal, z. B. a copper strip, is inserted, which can also be coated on both sides with thermal paste.
Darüber hinaus kann zwischen dem Vierkantrohr 25 bzw. den wärmeleitenden Streifen 33 und dem Maßstab 16 noch ein Thermofühler 34 eingesetzt werden, der zur Messung der Arbeitstemperatur der Meßeinrichtung 15 dient. In addition, a thermal sensor 34 can be used between the square tube 25 or the heat-conducting strips 33 and the scale 16 , which is used to measure the working temperature of the measuring device 15 .
Die Art und Weise des Einbaus des Vierkantrohrs 25 ist selbstverständlich von den spezifischen konstruktiven Bedingungen im Hinblick auf den Meßkopf 17 und den Support-Träger 4 abhängig. Global betrachtet kommt es bei der vorliegenden Erfindung darauf an, am Meßkopf 17 bzw. an der Meßeinrichtung 15 möglichst verzögerungsfrei eine Arbeitstemperatur einzustellen, die der Um gebungstemperatur der übrigen Teile des Gesamtsystems entspricht, und zwar ohne daß klimatisierte Räume oder aufwendige Vorarbeiten zur Gewinnung von Korrek turfaktoren erforderlich sind.The manner of installing the square tube 25 is of course dependent on the specific structural conditions with regard to the measuring head 17 and the support bracket 4 . Globally, it is important in the present invention to set the working head 17 or the measuring device 15 as soon as possible to a working temperature which corresponds to the ambient temperature of the other parts of the overall system, and without air-conditioned rooms or expensive preparatory work for obtaining corrective action door factors are required.
Die Erfindung wurde vorstehend am Beispiel einer Karusseldrehmaschine offenbart. Selbstverständlich ist die Erfindung jedoch nicht auf dieses Anwendungsgebiet beschränkt, sondern wird immer dann von großem Nutzen sein, wenn Abweichungen der Meßergebnisse aufgrund von Unterschieden der Umgebungstemperaturen an der Maschine einerseits und an der Meßeinrichtung andererseits kompensiert werden müssen.The invention was above using the example of a Revolving lathe disclosed. It goes without saying however, the invention does not apply to this field of application limited, but is always of great use if there are deviations in the measurement results due to Differences in the ambient temperatures on the machine on the one hand and on the measuring device on the other must be compensated.
Claims (4)
daß der Wärmetauscher ein von einem Wärmeträgermedium, insbesondere Öl, durchströmter kanalähnlicher Hohlraum (20) des Support-Trägers (4) ist und
daß eine Wand dieses Hohlraums (20) Befestigungswand (21) für den Maßstab (16) der Meßeinrichtung (15) ist.1. From a measuring head and a reference scale existing measuring device for direct detection of, in particular, linear workpiece dimensions for use in machine tools for the machining of workpieces, eg. B. Vertical lathes, with a tool-holding, linearly adjustable support relative to the workpiece and a support support that is stationary relative to the workpiece, with compensation for measurement errors caused by changes in the ambient temperature between the machine tool and the workpiece on the one hand and the measuring device on the other Measuring device is coupled to a temperature compensation unit, which is realized by a heat exchanger which regulates the working temperature of the measuring device and is coupled to it, characterized in that
that the heat exchanger is a channel-like cavity ( 20 ) of the support support ( 4 ) through which a heat transfer medium, in particular oil, and
that a wall of this cavity ( 20 ) is fastening wall ( 21 ) for the scale ( 16 ) of the measuring device ( 15 ).
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